In Wasser steckt viel mehr, es gibt gelöste Nährstoffe, Chemikalien, Feststoffe und Gase.
 
Während alle Bestandteile auch individuell wichtige Funktionen erfüllen, so ist es doch das Zusammenspiel aller,
 die eine geeignete Wasserqualität bestimmen. 
Es ist Voraussetzung und wesentlicher Bestandteil für konzentrierte Wasserkulturen die gelösten Gase zu kontrollieren.
Es gibt 4 Hauptgase, die in Brutwasser gelöst sind: Sauerstoff (O2), Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2) und Argon (Ar).
Diese Gase sind alle in der Atmosphäre nachweisbar, allerdings in verschiedenen Konzentratione
n und jedes Gas hat eine unterschiedliche Lösbarkeit im Wasser. Der Unterschied zwischen ihnen ist jedoch,
 ob wir sie im Wasser wollen oder nicht. Kommt Luft in Kontakt mit Wasser, werden lose Gase (O2, CO2, N2 und Ar)
 im Wasser gelöst bis der Druck des Gases im Wasser dem in der Luft entspricht. 
Dieser Zustand wird als Sättigung bezeichnet.
Ist die Konzentration von Gas im Wasser schwächer als sie theoretisch bei einer bestimmten 
Temperatur, Druck und Salzgehalt sein sollte, spricht man von einer Untersättigung. 
Eine Übersättigung tritt dann auf, wenn das Gegenteil der Fall ist: die Konzentration ist höher 
als der theoretische Wert.
In Teichsystemen passt sich die Physiologie der Tiere der jeweiligen Beschaffenheit des Gases an:
 es entwickelt sich eine Tendenz zu Überoder Untersättigung. 
Ist die Art des Gases bekannt, welches das Tier verbraucht, z.B. O2, 
dann wird die Konzentration sehr wahrscheinlich untersättigt sein und die Zielsetzung eines Behandlungssystems wäre den Gehalt des Gases zu erhöhen, welches verbraucht wird.
 Auf der anderen Seite würde ein Gas wie Kohlendioxid, welches von Kulturarten produziert wird, zur Übersättigung tendieren. Eine geeignete Behandlungsanlage würde nun die Konzentration im Wasser verringern. 
Die Technologie die hinter diesen Vorgängen steckt basiert auf den Grundprinzipien des Gasaustauschs.
Die Theorie des Gasaustauschs beruht auf einem Prozess, in welchem eine gasförmige Masse letztendlich in Wasser aufgelöst oder sogar aus diesem ausgetrieben wird. Dieser Prozess findet in vielen kleinen Schritten statt.
Zuerst wandelt sich die Hauptmasse des Gases zu Flüssiggas. Hierbei diffundieren die Gasmoleküle durch das flächenförmige Gas und durch die flächenförmige flüssige Schicht. Der Grad, bei welchem das Gas von Luft zu Wasser wird oder umgekehrt, hängt von der Fläche des Flüssiggases und der Differenz zwischen der Sättigungskonzentration und der eigentlichen Konzentration im Wasser ab. 
Diese geben die Richtung und den Grad des Gastransfers in der Gas-Wasser Verbindung an.
Henrys Law bestimmt die maximale Lösbarkeit von Gas unter vorgegebenen  physikalischen Bedingungen: das Sättigungslevel. Die Lösbarkeit von Gas hängt von der Temperatur, Salzgehalt, atmosphärischem Druck und dem Stoffmengengehalt des Gases ab.
Die Lösbarkeit nimmt ab, sobald die Temperatur oder der Salzgehalt steigt. Zum Beispiel ist das Sättigungslevel von gelöstem Sauerstoff niedriger in Warmwassersystemen, als in Kaltwassersystemen. Die Löslichkeit von Gas nimmt zu wenn der totale Druck (Summe aus atmosphärischem und hydrostatischem Druck) oder aber der Stoffmengengehalt steigt. Anders gesagt: das Sättigungslevel steigt, wenn der totale Druck des Systems steigt.
Mit diesen Grundregeln der Lösbarkeit ausgerüstet, können wir diese auf den Austausch von Gas in offenen Wassersystemen anwenden.
 
 
Der Grad der Auflösung von Gas in Wasser entspricht dem Verhältnis zu:
 
• der Differenz zwischen der eigentlichen und der Sättigungskonzentration des Gases in der Lösung, Cs - C
• die Fläche des Flüssiggases, A (m²)
• die Stärke der flüssigen Schicht, d
• das Volumen des Wassers, in welches das Gas eindringt, V
• der Diffusionskoeffizient, D
 
dC = KL . a. (Cs-C)
dt
 
dC = Grad des Gastransfers
dt
 
KL. a = allgemeinen Massentransferkoeffizient = D.A
                                                                               d.v
 
 
Aber wieso kümmert uns das? Weil beide Bedingungen, Über-oder Untersättigung schädlich für die Gesundheit der Fische sind. 
Es kann vermindertes Wachstum hervorrufen und ist in manchen Fällen sogar tödlich. 
Generell liegt meist eine Sauerstoffübersättigung vor. 
Jede Tierart hat einen bestimmten Bereich, in welchem es gelösten Sauerstoff optimal aufnehmen kann. 
Fällt der Pegel unter diesen Bereich, wird dies in verkümmerter Leistung und vermindertem Wachstum resultieren. 
Es muss eine Umgebung geschaffen werden, in welcher der Fisch bei normaler Stoffwechseltätigkeit
 ausreichend Sauerstoff konsumieren kann. Auf der anderen Seite kann der Zustand bei Übersättigung krankmachend
 sein (normalerweise ist Stickstoff der Übertäter);
Gasblasen-Krankheit oder Gasblasen-Trauma können sogar tödlich sein.
Das Gasblasen
Trauma entsteht wenn übersättigte Gase sich im Gewebe des Fischs lösen und sich zu Blasen formen, 
weil das Gewebe oder Blut versucht das überschüssige Gas in Form von Bläschen abzugeben. 
Die Bläschen vermindern die Zirkulation und blockieren so die Sauerstoffversorgung im Gewebe. 
Die Gasblasen Krankheit tritt hingegen seltener bei Fischen auf, die in der Tiefe leben, 
da der hydrostatische Druck des Oberflächenwassers die Gase aufgelöst hält. 
In flachen Becken ist die Tiefe des Oberflächenwassers nicht ausreichend genug um Druck zu produzieren,
 der das Gas aufgelöst hält.
Dazu kommt, dass hohe Konzentrationen von CO2 (>20 mg/L) die Aufnahmefähigkeit von
 Sauerstoff im Blut reduzieren kann und somit kalkartige Ablagerungen in den Nieren hervorrufen kann. 
Hohe CO2 Pegel beeinflussen die Gesundheit der Fische generell negativ und reduzieren 
das Wachstum und Nahrungsumsetzung. CO2 muss aus Kreislaufsystemen entfernt werden.
Die Technologien der erforderlichen Maßnahmen wurden sehr gut von vorhergehenden Autoren dokumentiert. 
Die Stickstoff und Argon Komponenten von total gelöstem 
Gas sind bedeutungsvoller als Sauerstoff oder Kohlendioxid, 
da sie viel schlechter im Wasser löslich sind. Stickstoffkonzentrationen niedriger als 102-103% der Sättigung kann das Gasblasen
Trauma auslösen. Das liegt daran, dass Stickstoff sehr leicht aus der Lösung kommt, 
da es sowieso sehr schwer löslich ist.
 Bei einem Mangel von gelöster Stickstoff Übersättigung müsste die DO Konzentration einen Wert von 300% d
er Sättigung erreichen bevor überhaupt ein Risiko von Gasblasen-Trauma entsteht.
Trotzdem gibt es Einzelberichte die darauf hinweisen, dass junger Fisch auch von Gasblasen-Trauma betroffen sein kann, wenn der DO (gelöster Sauerstoff) Pegel unter 150% liegt. 
Aus diesem Grund hat die Gasaustreibung höchste Priorität in Teichsystemen.
In den Teichsystemen hängen die meisten Probleme mit Stickstoff zusammen. 
Da es nicht sehr lösbar ist wird es in den meisten offenen Wassersystemen kein Problem darstellen.
Trotzdem muss einströmendes Wasser, dass eine hohe Konzentration an gelöstem Stickstoff beinhaltet
 (z.B. Brunnenwasser), entgast werden bevor es den Fisch erreicht.
 Eine andere Quelle von Stickstoffübersättigung liegt vor, 
wenn ein unter Druck stehender Wasserpegel nicht fachgerecht versiegelt wurde,
 sodass Luft ins Wasser an der Absaugstelle strömen kann.
Stickstoff in der Luft löst sich leicht unter Druck im Wasser auf. Gasübersättigung Probleme können ebenfalls auftreten, wenn kaltes, Stickstoffgesättigtes Wasser erhitzt wird und somit die Lösbarkeit der Gase vermindert und die Gase zwingt aus der Lösung zu verschwinden.

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Mikroorganismen sind im belebten Bereich fast überall zu finden – lediglich Reinsträume sollten größtenteils frei von Ihnen sein. Sie sind überall zu finden, weil sie Spezialisten in der Anpassung – der Adaptation – sind. Sie sind in der Tiefsee, an Vulkankratern, ebenso zu finden, wie in arktischen Bereichen oder im Darm von Mensch und Tier.

Natürlich findet sie sich auch im Wasser, schon gar in Teichen und natürlich Koi-Teichen. Sie sind gerne dort, da sich ausreichend Nahrung und günstige Lebensbedingungen finden. Ihre Nahrung stammt aus den Ausscheidungen der Fische und was sonst noch alles den Weg in den Teich gefunden hat. Mit der Zeit werden sich diese Mikroorganismen auf allen wassererreichbaren Oberflächen niederlassen und Schleim, auch Biofilme genannt, bilden. Für diese Bildung brauchen sie nicht nur relativ lange Zeit, sonder auch die notwendigen Bedingungen zum Aufbau des Biofilms. Desto ungünstiger die Bedingungen, desto qualitativ und quantitativ schlechter wird der Biofilm aufgebaut. Dies ist gut zu vergleichen mit dem Bau eines Hauses, das nur so gut sein kann, wie die Materialien und Handwerksleistungen, die zum Bau eingesetzt wurden. Um einen schlechten Aufbau des Biofilms zu verhindern, wird der Biofilm im Biofilmreaktor unter speziellen Bedingungen vorab entwickelt und aufgebaut. Wenn der Biofilm „steht”, werden sich aus dem Teichwasser weitere Mikroorganismen ansiedeln und zwar genau die, die von den Nährstoffen („Schmutzstoffen” im Wasser) des Teiches leben können.

Aufbau eines Biofilms – schematisch

Als der wichtigste Nährstoff („Schmutzstoff” im Wasser) ist der Kohlenstoff zu sehen, der auch aus den Ausscheidungen der Fische stammt. Aus dem organischen Kohlenstoff – wir nehmen photosynthetische Mikroorganismen = Blaualgen mal aus, entwickeln die Mikroorganismen neue Biomasse und Energie. Mit neuer Biomasse ist auch die Vervielfältigung der Mikroorganismen gemeint. Die Energiegewinnung, das so genannte ATP, ist bei allen Lebewesen das gleiche – egal ob Tier, Pflanze oder Mikroorganismen. Viele Mikroorganismen schaffen dies nur, wenn Sauerstoff vorhanden ist = aerob und viele Spezialisten schaffen es auch, wenn kein Sauerstoff im Wasser vorhanden ist = anaerob. Beide Systembedingungen sind wichtig, um belastende Wasserinhaltsstoffe – z. B. Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor – abzubauen und damit das Wasser zu reinigen. Wenn zu hohe Kohlenstoffwerte im Wasser vorhanden sind, deutet das auf eine schlechte biologische Reinigung hin. Außerdem erhöht es die Mikroorganismendichte im freien Wasser, was sich durch Trübung des Wassers äußern kann – hier können Werte von ca. 10⁶ Keimen pro mL erreicht werden. Die erhöhte Mikroorganismendichte im freien Wasser kann sich auch auf das Wohlbefinden der Fische auswirken und die Anzahl pathogener Mikroorganismen kann höher sein. Ein Biofilmreaktor verhindert eine hohe Dichte an Mikroorganismen im freien Wasser, da er die notwendigen Nährstoffe aus dem Wasser holt und damit die Nährstoffgrundlage für Mikroorganismen im freien Wasser verschlechtert.

Ein weiterer wichtiger Nährstoff („Schmutzstoff” im Wasser) ist der Stickstoff. In der Luft ist er zwar zu über 70% vorhanden, im Wasser dagegen als gelöster, gasförmiger Stickstoff, nur zu ca. 2%, der als gasförmiger Stickstoff aber nicht zugänglich ist.

Die Mikroorganismen können sich den Stickstoff im Wasser aus den Ausscheidungen, oder anderen Wasserinhaltsstoffe, holen. Ein gute Quelle sind die Proteine, die immer Stickstoff enthalten, aber auch organische Verbindungen mit Stickstoffanteilen. Nicht zu vergessen ist natürlich das Ammonium/Ammoniak, das die Fische ins Wasser abgeben. In welchem Zustand der Stickstoff vorliegt, also als Ammonium oder Ammoniak, ist stark pH-Wert abhängig. Nun gibt es unter den Mikroorganismen Spezialisten, wie so oft und insgesamt zu >90% noch unbekannt, die ihre Energie durch die Oxidation von Ammoniak zu Nitrit gewinnen können. Andere wiederum schaffen es durch die weitere Oxidation von Nitrit zu Nitrat Energie zu gewinnen. Diese Vorgänge sind nur aerob durchführbar. Hier enden oft die mikrobiellen Leistungen herkömmlicher biologischer Filter. Der natürliche Weg des Stickstoffs endet aber nicht beim Nitrat. Jetzt kommen Spezialisten zum Zuge, die sich in einem soliden Biofilm ansiedeln können, die das Nitrat wiederum zu Nitrit reduzieren können um dadurch ebenfalls Energie zu gewinnen. Diese biochemische Leistung findet aber nur unter anaeroben Bedingungen statt und bleibt nicht beim Nitrit stehen. Die Spezialisten unter den Mikroorganismen können das Nitrit weiter zu N₂, also Luftstickstoff reduzieren. Diese Vorgänge werden Denitrifikation genannt. Das N₂ gast dann aus dem Wasser in die Luft aus und der Stickstoffkreislauf ist damit vollendet.

Weil Ammoniak, Nitrit und auch Nitrat ab gewissen Konzentrationen auch auf die Fische toxisch wirken können, ist es sehr wichtig, diese Werte analytisch zu beobachten. Wenn die notwendigen Mikroorganismen vorhanden sind, wird sich das an niedrigen Ammonium/Ammoniak, Nitrit- und Nitratwerten zeigen. Wenn die Nitratwerte hoch sind, ist keine oder eine unzulängliche Denitrifikation im Biofilter vorhanden. In einem gut entwickelten Biofilm im Biofilmreaktor können sich ca. 10¹² Keime pro mL ansiedeln und auch das Vorhandensein von Denitrifikanten ist normal, sodass der Stickstoffkreislauf geschlossen ist.

Phosphor ist ebenso ein essentieller Nährstoff („Schmutzstoff” im Wasser), nicht nur für Mikroorganismen. Aber auch höhere Konzentrationen wirken normalerweise nicht toxisch. In der Regel wird der Phosphor gerne von den Mikroorganismen aufgenommen, da er für viele wichtige Zellbestandteile unabdingbar ist. Auch für Biofilmbestandteile kann Phosphor wichtig sein. Hohe Phosphoranteile im Wasser kann auch seine Ursache in vorbelasteten Futterstoffen der Fische haben und kann einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Bildung von Algen haben.

Der Vorteil eines gut adaptierten, vorab aufgebauten Biofilms im Biofilmreaktor liegt auch in seiner hohen Mikroorganismendichte, die eine hohe Anzahl sowohl aerober als auch anaerober Mikroorganismen bedingt.

  Biofilm auf Immobilisationseinheit (Polyethylen) – außen

Diese sauerstofffreien und sauerstoffhaltigen Bereiche können nur wenige µm voneinander entfernt im Biofilm liegen. Kurz und gut, es ist wie in der Botanik oder Zoologie, der Artenreichtum bewirkt immer eine hohe Stabilität und Leistungsfähigkeit eines Systems.

Der Biofilm übersteht lange Zeiten (Wochen bis Monate) mit Wassermangel und auch niedrige und hohe Temperaturen. Im Biofilm haben sich die Mikroorganismen auch Nährstoffe für ungünstige Zeiten gespeichert. Potentiell gelten die Mikroorganismen im Biofilm als unsterblich, d.h. wenn z.B. bei einer Zelldichte von 10⁷ Mikroorganismen pro mL im Biofilm auch 99% durch widrigste Umstände abgetötet werden, so überleben immer noch 10⁵ Mikroorganismen pro mL. Diese reichen voll aus um innerhalb kurzer Zeit, wenn sich die Zeiten bessern (Frühjahr), wieder die volle Leistungsfähigkeit des Biofilmreaktors zu erreichen.

Die Mikroorganismen im Biofilm sind auch gegen toxische Substanzen weitgehend widerstandsfähig und resistent. Das Beispiel Chlor macht das deutlich. Mikroorganismen im Biofilm überstehen die >100 gesteigerte Chlorkonzentration im Wasser, als die freien Mikroorganismen im Wasser. Gleiche Werte gelten für viele ansonsten toxische Stoffe. Das macht auch die Behandlung von Fischen im Teich einfacher, da sie während der Behandlung mit z. B. Antibiotika weiter gefüttert werden können. Die Biologie in herkömmlichen Filtern brechen erfahrungsgemäß bei vielen Anwendungen zusammen, sodass die Fütterung eingestellt oder stark reduziert werden muss.

Die Wasseraufbereitung mit Biofilmreaktoren ist die Umsetzung der in der Natur ablaufenden Prozesse zur Wasserreinhaltung, die in einen für den Menschen technisch nutzbaren Rahmen gebracht wurden. Diese Art der Wasseraufbereitung ist schonend für Mensch, Tier und Natur. Sie ist das Ergebnis einer langen Kette von Anstrengungen in Forschung und Eigeninitiative.

Autor: Dr. Jürgen Scheen, Oktober 2007

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Belüftung am Koiteich – Sauerstoffkonzentrator und oder High Blow

Sauerstoff ist für alle heterotrophen¹ Organismen und für die Pflanzen bei Dunkelheit lebensnotwendig. Er gelangt durch Eintrag aus der Luft und durch biogene² Prozesse (Assimilation³ der Unterwasserpflanzen und des Phytoplanktons⁴) ins Wasser.

In Koiteichen ist es auf Grund der geringen Wassermenge und des hohen Fischbesatzes in der Regel notwendig, mit technischen Mitteln den Sauerstoffwert auf einem für die Lebewesen notwendigen Niveau zu halten.

Wurde früher der Fokus bei der Teichbelüftung eigentlich nur auf die Anreicherung mit Sauerstoff und die ausreichende Versorgung der Koi mit O₂ gelegt, so möchte ich die Aufmerksamkeit der Leser heute auf den zweiten Aspekt der Teichbelüftung lenken. Teichbelüftung bedeutet Wasserbewegung und damit Gasaustausch:

1. In einem natürlichen Gewässer strebt der Sauerstoffgehalt dem Normalwert zu, das heißt es stellt sich der Sättigungswert ein. Dieser ist abhängig von der Wassertemperatur.
2. Dabei ist dies abhängig von der Wetterlage (Bewölkung, Luftdruck, Wind etc.)
3. Dem gegenüber hat das Wasser einen Dampfdruck der dem Gasdruck entgegen wirkt
4. Der Dampfdruck ist umso größer je höher die Wassertemperatur ist, deshalb kann wärmeres Wasser auch nur weniger O₂ halten
5. Das bedeutet, die Löslichkeit des O₂ ist abhängig von der Wassertemperatur, der Bewölkung und dem Luftdruck
6. Beispiel: Luftdruck 1013 hPa
   •  
     • o 20° C 9,09 mg/l O₂
     • o 40° C 6,41 mg/l O₂
     • o Auch Salze haben einen Einfluss auf die Löslichkeit
     • o 1% NaCl reduziert die Löslichkeit von 9,09 auf 8,54 mg/l bei 20° C

Wie funktioniert nun die Atmung der Fische:

Wesentlich für die Sauerstoffaufnahme ist die Druckdifferenz des O₂ beiderseits der trennenden Membran (Kieme)

1. Um so größer diese Differenz um so leichter die Sauerstoffaufnahme. Dies geschieht einmal durch die Strömung der Körperflüssigkeiten (Blut) auf der Innenseite und die ständige Erneuerung des Atemmediums (Wasser) auf der Außenseite durch Ventilation (Kiemenbewegung)
2. Die Atmung erfolgt dabei immer über Diffusion, d.h. den Versuch eines Konzentrationsausgleiches durch das respiratorische Epithel (Kieme)
3. Die Diffusion ist abhängig von der Dicke der Membran und deren Fläche
4. Für eine maximale Aufnahme von O₂ ist die Kieme sehr stark durchblutet und sehr dünn

Welche Bedeutung hat nun der Sauerstoff für den Koi:

1. Vergleicht man die Atmung von Fischen mit der von Luft atmenden Tieren, stellt man gravierende Unterschiede fest. Luftatmer haben relativ stabile Verhältnisse von O₂ in der Atemluft
2. Im Wasser unterliegen die Gaskonzentrationen starken natürlichen Schwankungen durch biogene Prozesse (Assimilation der Unterwasserpflanzen und des Phytoplanktons)
3. Trotzdem muss der Fisch für eine ausreichende O₂ Aufnahme sorgen und den respiratorischen Teil der Säure-Basen-Regulation zeitgleich erledigen
4. Für die Atmungsvorgänge im Koi ist nicht nur O₂ verantwortlich sondern auch die Konzentration von CO₂ im Blut und im umgebenden Wasser
5. CO₂ beeinflusst den Blut pH und damit die Bindung von O₂ an das Hämoglobin
   1. Ist der Anteil von CO₂ zu niedrig spricht man von respiratorischer Alkalose
   2. Ist der Anteil von CO₂ zu hoch spricht man von respiratorischer Acidose
6. Normal ist ein Blut-pH von 7,6 – 7,8
7. Das Hämoglobin transportiert das aufgenommene O₂ dann in alle Körperregionen
8. Das Blut verlässt zu ca. 100% O₂ gesättigt die Kiemen
9. Die Abgabe des O₂ im Gewebe des Fisches ist maßgeblich abhängig von pH Wert des Blutes, bei zu niedrigem CO₂ Gehalt führt dies zur verminderten Freisetzung von O₂ und das obwohl ausreichend O₂ im Wasser ist!
10. Auf dem Rückweg nimmt das Blut CO₂ und NH4⁺ mit und scheidet beides an den Kiemen aus

Störung der Atmung und ihre Folgen:

1. Die Konzentration des CO₂ im Wasser wirkt über die Atmung (Diffusion⁵/Konzentrationsgradient) direkt im Fisch, ohne das der pH-Wert des Wassers dabei eine Rolle spielt
2. Die Dreiecksbeziehung zwischen CO₂-Gehalt, pH-Wert und SBV wirkt über den pH-Wert des Wassers auf das Dissoziationsgleichgewicht von NH₃/NH₄⁺ und damit auf die NH₃-Ausscheidung des Fisches, vereinfacht gesagt, bei hohem Ammoniak im Wasser kann der Fisch sein im Blut befindliches Ammonium nicht mehr abatmen
3.  
4. Störung des Blut pH (Acidose⁶, Alkalose⁷) macht sich besonders an den Kiemen bemerkbar
   1. Der chemische Reiz führt zu Abwehrreaktionen
   2. Geschwollenen Kiemen
   3. Zunahme der Schichtdicke des Kiemenepithels
5. Daraus folgt eine längere Diffusionsstrecke und Veränderung der Strömungsverhältnisse in den Kiemen
6. Veränderung des Gasaustausch
7. Führt zu idealen Bedingungen für Parasiten

Wie sie gesehen haben, ist alleine eine ausreichende Menge an O₂ im Wasser nicht ausreichend die Atmung des Koi zu gewährleisten. Der Gehalt an CO₂ bedingt wie leicht der Fisch das im Blut gelöste CO₂ abatmen kann. Gleiches gilt wie oben geschrieben auch für Ammonium!

Betrachten wir nun einen Extremfall, einen Koiteich der nur mit Sauerstoff und dann auch noch hoch technisch belüftet wird. Hier kommt man mit sehr wenig Luftvolumen aus, was wiederum wenig Wasserbewegung bedeutet. Wenig Wasserbewegung bedeutet aber auch, dass wenig CO₂ ausgetrieben wird. Und das bedeutet, dass der Koi einen gestörten Gasaustausch haben kann, der zu einer Immunschwächung, schlechterer Futterverwertung und im schlimmsten Fall zu einer Erstickung (oder Eigenvergiftung) der Koi führen kann.

Ich selbst konnte an meinem Koiteich feststellen, dass meine Koi im Sommer 2006 nach der Fütterung lethargisch am Boden lagen. Ein Belüften mit einer Highblow 120 l veränderte dieses Verhalten total. Die Fische waren auch nach der Fütterung deutlich lebhafter. Die einzige mögliche Erklärung, durch die starke Wasserbewegung wurde CO₂ ausgetrieben, was es den Koi ermöglichte ihr im Körper produziertes CO₂ leichter abzuatmen.

Das heißt, wir brauchen den High Blow zwar nicht für die Anreicherung mit Sauerstoff, aber für den Gasaustausch! Unter diesem Aspekt muss Technik zur Teichbelüftung völlig neu betrachtet werden. Ich selbst habe früher geschrieben, wie schön es ist, wenn im Teich selber überhaupt kein Sprudler den Blick auf die Fische verhindert. Nur was nützt das, wenn es den Fischen schadet.

Wenn man denn nun einen Belüfter im Teich sowieso braucht so kann man ihn ja auch direkt zur Belüftung einsetzen. Das spart dann Laufzeit beim Sauerstoffkonzentrator.

Ein weiterer Aspekt der zunehmend an Bedeutung gewinnt ist die Tatsache, dass auf Grund der Klimaerwärmung und der damit verbundenen Belastung der Stromnetze, Stromausfälle zunehmen. Gerade im Sommer 2006 war dies festzustellen. Welche Konsequenzen hat dies für Koihalter?

Koi sind sehr anpassungsfähig und können sich an Sauerstoffwerte von 5 – 6 mg/l sehr gut anpassen. Laut Prof. Schreckenbach et. al. sind diese Werte ausreichend, dass die Koi die aufgenommene Nahrung vollkommen verwerten können.

Die Tatsache, dass Sauerstoffkonzentratoren zunehmend in den Koimarkt gefunden haben, hat zu einer Technisierung unserer Koiteiche geführt. Sauerstoffkonzentrator, Sauerstoffreaktor und was da noch so alles angeboten wird….

Was passiert nun wenn der Strom ausfällt?

Zwei Beispiele (Annahme: gut besetzter Koiteich mit 1 Koi/m³ Wasser, Wassertemperatur 23°C, gut gefüttert mit 2% /kg Körpergewicht/Tag):

1. Teich mit Sauerstoffkonzentrator und geregeltem Sauerstoffwert von 8 mg/l
2. Teich mit Sauerstoffkonzentrator ohne Regelung aber mit Zeitschaltuhr

Im ersten Fall bekommen die Koi sehr schnell ein Sauerstoffproblem wenn der Strom ausfällt, weil unter den genannten Bedingungen der Sauerstoffgehalt sehr schnell unter 6 mg/l sinkt. Und sie haben keine Möglichkeit was daran zu ändern weil der Strom fehlt. Immer vorausgesetzt sie sind zum Zeitpunkt des Stromausfalles überhaupt zu Hause.

Fall zwei, hier sind hohe Sauerstoffschwankungen an der Tagesordnung und schwächen ihre Koi.

Die ungeregelte Belüftung mit Sauerstoff hat noch einen weiteren Nachteil. Je nach Anzahl der Unterwasserpflanzen und Algen, gibt es über Tag durch die Photosynthese eine hohe Sauerstoffproduktion. Dies führt über Tag zu sehr hohen O₂ -Werten, nachts durch die Umkehr der Photosynthese gibt es ja die Sauerstoffzehrung durch eben diese Pflanzen. Fazit, eine nochmals höhere Schwankung des Sauerstoffgehaltes und damit Stress für die Koi.

Kommen wir zu einem ganz anderen, nicht weniger wichtigen Aspekt – den Kosten. Dazu sei noch einmal daran erinnert, dass eine High Blow 40 etwa 40 Watt benötigt. Eine High Blow 80 80 Watt usw..

Ein Sauerstoffkonzentrator braucht zwischen 400 und 500 Watt. Hieraus resultiert, dass der O₂ Konzentrator so wenig wie möglich laufen sollte, um vom Verbrauch her bezahlbar zu sein.

Das führt dazu, dass neben dem O₂ Erzeuger ein O₂ Reaktor und diverse Eintragsysteme neben Pumpen gekauft werden, um Kosten beim Stromverbrauch zu minimieren. Investitionen von 2000 – 3000 € sind dann keine Seltenheit.

Bedenkt man nun, dass für das Austreiben von CO₂ sowieso eine High Blow benötigt wird und das ein O₂ Wert von 5 – 6 mg/l völlig ausreichend ist, damit sich ihre Koi wohl fühlen, so kann man darüber nachdenken, ob dieses ganze Sauerstoffequipment überhaupt notwendig ist?

Meine Erfahrungen beruhend auf Versuchen im heißen Sommer 2006. Diese führten dazu, dass ich den Teich und den Biofilter mittels High Blows belüfte. Während des Sommers läuft eine kleine High Blow 40 über die Regelung und schaltet immer dann zu wenn der Sauerstoffwert unter 6 mg/l fällt. Eine große High Blow 120 läuft immer für 15 Minuten außer zwischen 20 und 6 Uhr und zwischen 11 Uhr und 16 Uhr, da läuft sie permanent. So kann ich auf das ganze Equipment zur Einmischung von Sauerstoff getrost verzichtet, was den Geldbeutel schont. Im Frühjahr und Herbst bei niedrigeren Wassertemperaturen belüfte ich entsprechend weniger.

Diese Belüftung über die Mittagszeit dient neben dem Gasaustausch auch dem Zweck, die Wasseroberfläche zu bewegen. Dadurch kann das Sonnenlicht nicht mehr so einfach die Fischhaut beschädigen. In dieser Zeit wird auch nicht mit Schwimmfutter gefüttert.

Redundanz⁸: Diesem Punkt möchte ich einen eigenen Absatz widmen.

Jedes technische Gerät kann einmal ausfallen. An Teichen die mit Sauerstoff belüftet werden ist eigentlich immer nur ein Sauerstoffkonzentrator dran. Fällt der aus, (Sicherung, Defekt,etc. ) so gibt es keine Sauerstoffversorgung mehr.

Wird der Teich mit zwei High Blows belüftet und hängen diese an zwei unterschiedlichen Stromkreisen, so ist die Sicherheit um 100% erhöht. Nur ein totaler Stromausfall führt zum gleichen Ergebnis.

Bedenken Sie, Koi kommen mit O₂ Werten von 6 mg/l gut aus. Die Sättigung mit O₂ ist bei 20°C bei 9,0 mg/l, bei 21°C bei 8,8 mg/l, bei 22°C sind es 8,7 mg/l, bei 23°C 8,5 mg/l und bei 25°C 8,37 mg/l.

Tabelle: Physiologische Ansprüche der Karpfen an die Umweltbedingungen (Schreckenbach et al. 1987, 2001)

Der Wert für den Sauerstoffgehalt wurde von mir geändert weil ich es für gefährlich halte, wenn ein Koihalter Werte größer 10 mg/l im Wasser mittels Technik einstellt.

Kritischer unterer Bereich heißt tödlich, ebenso kritischer oberer Bereich. Eingeschränkter unterer Bereich heißt dass die Fische dies bei guter Kondition und kurzfristig ohne Schaden überstehen, ebenso eingeschränkter oberer Bereich.

Einen anderen Punkt möchte ich noch anführen. In Japan, dort wo unsere Koi zum großen Teil her kommen, wird kaum mit Sauerstoff gearbeitet. Bei meiner letzten Reise nach Japan in 2005 waren wir innerhalb einer Woche bei ca. 20 Züchtern über ganz Japan verteilt und keiner hatte eine Sauerstoffbelüftung am Teich.

In der letzen Nichirin Ausgabe Februar 2007 wird auf Seite 44 und 45 ein Koiliebhaber Kenichi Ogata mit seinem 65 t Teich für Jumbo Koi vorgestellt. Auch er hat keine Sauerstoffbelüftung am Teich, allerdings hat er 3 High Blow 60 alleine im Teich, wie er schreibt in der Hauptsache damit sich die Fische bewegen.

Fazit:

Teichbelüftung dient zunächst dem Ziel, den Teich ausreichend und stabil mit einem „vernünftigen” Sauerstoffgehalt zu versorgen. Dieser Wert sollte im optimalen Bereich liegen, wobei ganz klar gesagt werden kann, dass mehr als notwendig nicht besser ist!

Dann dient die Teichbelüftung aber auch dazu den Gasaustausch im Wasser zu fördern. Dies ist aber nur möglich, wenn auch eine ausreichende Wasserbewegung erzeugt wird. Die ist mit den geringen Gasmengen die ein Sauerstoffkonzentrator bringt, nicht möglich. In keinem der von mir beobachteten Teiche führte die starke Belüftung mittels High Blow zu Problemen mit zu wenig gelöstem CO₂ im Wasser. Wer auf Nummer sicher gehen will sollte den CO₂ Gehalt bestimmen! Doch ausreichende Belüftung ist immer einem theoretisch optimalen CO₂ Wert vorzuziehen!

Die Züchter unserer Koi benutzen immer noch und in erster Linie High Blows zur Teichbelüftung.

Ein Koiliebhaber sollte heute auf eine Sauerstoffregelung zurück greifen, die stellt sicher, dass die tages- und nachtzeitlichen Schwankungen durch die biogene Sauerstoffproduktion ausgeglichen werden. Stabile Werte mit geringen Schwankungen sind das eigentliche Geheimnis vitaler Fische.

Wie schon an anderer Stelle geschrieben, soviel Technik wie nötig und nicht so viel wie möglich, es macht ihr Teichsystem zuverlässiger und weniger anfällig gegen äußere Einflüsse und schont ihren Geldbeutel!

Autor: , April 2007, Ich danke Herr Tierarzt Werner Hoedt für seine fachliche Unterstützung.

1 Heterotrophie (griechisch: „sich von anderen ernährend” (heteros – „fremd”, „ein Anderer”; trophe – „Ernährung”) ist ein Begriff aus der Biologie und bezeichnet die Eigenschaft von Zellen, ihre für den Stoffaufbau benötigte Kohlenstoffquelle aus organischen Substanzen zu beziehen.

2 Das Adjektiv biogen bedeutet “biologischen oder organischen Ursprungs”, d.h. nicht durch chemische Synthese gewonnen, kann aber auch darauf hinweisen, dass etwas organische Stoffe herstellt.

3 Assimilation (Biologie), die Stoffangleichung der Pflanzen. Mit Hilfe des Blattgrüns und des Sonnenlichts stellen die Blätter aus Kohlensäure und Nährsalzen Zucker, Stärke, Öle und Eiweiß her.

4 Der Begriff Phytoplankton bezeichnet pflanzliches Plankton, vor allem bestehend aus Kieselalgen (Bacillariophyta), Grünalgen, Goldalgen, Dinoflagellaten und Blaualgen (Cyanobakterien). Es baut als Primärproduzent mit Hilfe der Photosynthese aus Kohlendioxid und Nährstoffen seine Körpersubstanz (Biomasse) auf (Primärproduktion). Das Phytoplankton ist damit die Basis der autochthonen Nahrungspyramide in stehenden und langsam fließenden Gewässern.

5 Unter Diffusion im engeren Sinne versteht man den Ausgleich von Konzentrationsunterschieden bis hin zum praktisch vollständigen Durchmischen, der durch die Bewegung von kleinsten Teilchen, insbesondere von Atomen, Molekülen oder Ionen, entsteht. Diese Teilchenbewegung erfolgt auf Grund der Energie der Teilchen. In Flüssigkeiten und Gasen wechseln Teilchen ständig den Ort, in Festkörpern erfolgen gelegentliche Ortswechsel, z. B. durch den Platztausch zweier benachbarter Teilchen oder das „Wandern” von Leerstellen. Der Stoffaustausch geschieht vom Ort der höheren zum Ort der niedrigeren Konzentration. Diffusion erfolgt im Gegensatz zur Konvektion ohne Strömung des Mediums, in dem sich die Teilchen befinden.

Im weiteren Sinne versteht man jede thermische Fortbewegung und jeden damit verbundenen Transport als Diffusion, auch wenn dieser zum Entmischen führen kann.

In Flüssigkeiten und Gasen sind Teilchen in ständiger Bewegung, der sogenannten Brownschen Bewegung. Diffusion ist ein makroskopischer Transportvorgang, der durch diese Bewegung hervorgerufen wird. Diffusion kann auch durch eine poröse Wand oder Membran hindurch erfolgen. Im Falle einer semipermeablen Membran kann die konzentrationsausgleichende Wirkung der Diffusion zu einem Druck führen, siehe Osmose.

6 Eine Azidose ist ein Zustand der Übersäuerung des menschlichen (oder tierischen) Körpers.

7 Unter Alkalose versteht man einen zu hohen pH-Wert des menschlichen (oder tierischen) Körpers.

8 Redundanz bedeutet in der Geräte- und Anlagentechnik das zusätzliche Vorhandensein funktional gleicher oder vergleichbarer Ressourcen eines technischen Systems, wenn diese bei einem störungsfreien Betrieb im Normalfall nicht benötigt werden.

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1. Einleitung

Während
der Vegetationsperiode bis Mitte August werden die
Stickstoffverbindungen i.d.R. von den Algen und Wasserpflanzen in den
Karpfenteichen als Nährstoffe genutzt, so dass sich nur selten hohe
Konzentrationen anreichern. Im
August und September sterben meist sporadisch erhebliche Mengen an
Phyto- und Zooplankton wieder ab. Durch die Zersetzung der feinen
pflanzlichen und tierischen Organismen können im Wasser und am
Teichboden kurzfristig größere Mengen von Stickstoffverbindungen
auftreten, die dann nicht mehr durch Pflanzenwachstum verbraucht werden
und die Karpfen schädigen. In solchen Zeiten kann häufig kurzfristig
ein Anstieg gefährlicher Stickstoffverbindungen im Teich festgestellt
werden. Aus dem hohen Eiweißanteil der abgestorbenen Organismen
entstehen beim mikrobiellen Abbau durch die Ammonifikation,
Nitrifikation und Denitrifikation verschiedene N-Verbindungen von recht
unterschiedlicher Bedeutung für die Fische.

Die zunächst entstehenden Amide bzw. Amine (NH2),
die kurzzeitig im Wasser auftreten, sind in ihrer Bedeutung für Fische
noch nicht ausreichend abgeklärt. In Versuchen führten erst hohe
Konzentrationen, wie sie in Teichen kaum auftreten, zu Schädigungen.
Beim weiteren Abbau wird Ammonium (NH4) gebildet, das für
Fische zwar ungefährlich ist, aber stets in einem temperatur- und
pH-abhängigen Gleichgewicht mit dem hochgiftigem Ammoniak (NH3) vorliegt. Während der NH3-Anteil bei niedrigen pH-Werten unbedeutend bleibt, entstehen bei steigenden pH-Werten schnell gefährliche NH3-Konzentrationen für Karpfen. Bei ausreichendem Sauerstoffangebot im Teich wird das Ammonium rasch zu Nitrit (NO2)
oxidiert, was für die Karpfen kaum gefährlich ist, aber stets in einem
temperatur- und pH-abhängigen Gleichgewicht zur giftigen salpetrigen
Säure (HNO2) vorliegt. Umgekehrt zum Ammoniak steigt der gefährliche HNO2-Anteil
bei sinkenden Temperaturen und pH-Werten an und kann vor allem in
sauren Teichen bei pH-Werten < 6,5 die Karpfen schädigen. Unter
Verbrauch von Sauerstoff wird das Nitrit weiter zu Nitrat (NO3)
oxidiert, das von Karpfen im Gegensatz zu anderen Fischarten recht gut
vertragen wird. In der sauerstoffarmen, bodennahen Teichzone nutzen
Bakterien den Nitrat-Sauerstoff und denitrifizieren das NO3 zum molekularen Stickstoff (N2)
der aus dem Teich in die Atmosphäre entweicht. Von den verschiedenen
Stickstoffverbindungen, die beim Eiweißabbau in den Karpfenteichen
entstehen, gehen vom Ammoniak (NH3) und der salpetrigen Säure (HNO2) die Hauptgefahren für die Karpfen in den Teichen aus (Abb. 1).

2. Einfluss von Ammoniak

Ammoniak (NH3)
verhält sich im Wasser wie ein gelöstes Gas. Aufgrund seiner
außerordentlich hohen Löslichkeit und des guten Durchdringungsvermögens
kann Ammoniak über die Kiemen in den Fischorganismus eindringen. Da
diese Stickstoffverbindung von den Karpfen auch als
Stoffwechselendprodukt über die Kiemen ausgeschieden werden muss,
blockieren erhöhte NH3-Gehalte im Wasser die normalen Ausscheidungsvorgänge. Bei ansteigenden NH3- Gehalten im Wasser steigt die NH3/NH4+-Konzentration
im Blut der Fische an. Das führt zur Erhöhung des Sauerstoffbedarfes,
der Herzfrequenz und des Blutdruckes, zur Störung des
Energiestoffwechsels, zu Schädigung des Blutes und der Kiemen bei den
Karpfen. Da die Giftigkeit des Ammoniaks durch verschiedene Einflüsse
erheblich verstärkt oder vermindert wird, werden recht unterschiedliche
Grenzwerte angegeben. Während z. B. energetisch ausreichend ernährte
Fische auch höhere NH3-Konzentrationen schadlos vertragen,
tritt bei Energiemangel sowie bei der Einwirkung anderer Belastungen
eine erhöhte Anfälligkeit auf. Unter Berücksichtigung der höchsten
Empfindlichkeiten werden Sicherheitsgrenzwerte von 0,02 mg NH3/l für Karpfen empfohlen, die auch bei Dauereinwirkung Schädigungen ausschließen.

3. Einfluss von salpetriger Säure

Salpetrige Säure (HNO2)
gelangt über die Kiemen in das Blut der Fische, wenn der pH-Wert des
Wassers niedriger als der des Blutes ist. Salpetrige Säure verursacht
im Organismus der Karpfen eine Methämoglobinämie, die den
Sauerstofftran>sport im
Blut beeinträchtigt. Normalerweise liegen im Blut von Karpfen etwa 5 %
des Gesamthämoglobins als Methämoglobin vor. Bei erhöhten HNO2-Konzentrationen
steigt der Anteil an und die Sauerstoffversorgung der Fische wird
gestört. Dabei kommt es zu Schädigungen der Leberzellen, zur
Verringerung der Energiereserven sowie zur Erhöhung des
Milchsäuregehaltes. Schwere Vergiftungen äußern sich in
Blutzellschädigungen sowie Schwellungen und Violett- bzw.
Braunfärbungen der Kiemen. Ebenso wie beim Ammoniak wird die Giftigkeit
von HNO2 erheblich von anderen Faktoren beeinflusst. So sind
Karpfen bei hohen Temperaturen und geringen Sauerstoffgehalten
wesentlich empfindlicher gegenüber HNO2 als bei niedrigen
Temperaturen und hohen Sauerstoffgehalten. Außerdem nimmt die
Giftigkeit dieser N-Verbindung bei Belastungen der Fische zu. Dagegen
hemmen erhöhte Chloridkonzentrationen im Wasser die Giftwirkung von HNO2 weitgehend. Unter Berücksichtigung der höchsten Empfindlichkeiten werden Sicherheitsgrenzwerte von 0,0004 mg HNO2/l für Karpfen empfohlen, die auch bei Dauereinwirkung Schädigungen ausschließen.

4. Vorbeugung von Schädigungen durch Stickstoffverbindungen

Den
Schädigungen der Karpfen durch überhöhte Konzentrationen an Ammoniak
oder salpetriger Säure kann in den Karpfenteichen am sichersten durch
stabile pH-Werte im Bereich von 7,0 bis 7,8 und ausreichende
Sauerstoffgehalte vorgebeugt werden. Unter diesen Voraussetzungen
bleibt der Anteil der giftigen N-Verbindungen (NH3, HNO2)
selbst beim Anstieg der Ammonium- und Nitritgehalte im Wasser gering,
und es wird ein zügiger Abbau der gefährlichen Stickstoffverbindungen
erreicht. Dazu sind alle Maßnahmen zur Förderung der
Sauerstoffverhältnisse geeignet. Werden Massentwicklungen von Phyto-
und Zooplankton, deren kleine Arten i. d. R. Ende August ohnehin nicht
mehr für die Karpfen greifbar sind, rechtzeitig durch Portionskalkungen
mit 100 bis 300 kg/ha kohlensaurem
Kalk vom Boot aus niedergeschlagen, kann dem plötzlichen Massensterben
großer Phyto- und Zooplanktonmengen vorgebeugt und die Entwicklung
junger Algenpopulationen angeregt werden. Die Anwesenheit von Kalk
verbessert zugleich die Mineralisation der organischen Stoffe und die
Bindung von überschüssigem Kohlendioxid.

Durch
regelmäßige Kontrollen der Wasserparameter gem. Tabelle 1 können
Überschreitungen der Sicherheitsgrenzwerte erkannt und vorbeugende
Entlastungsfütterungen durchgeführt werden. Bei Überschreitungen sind
die Sicherung der Sauerstoffversorgung und die Entlastung des
Eiweißstoffwechsels der Karpfen von besonderer Bedeutung. Da die
Karpfen bei Getreidezufütterung verhältnismäßig wenig Eiweiß erhalten,
ist auch ihre Ammoniak-Ausscheidung und die Gefahr von
Ammoniakvergiftungen gering. Die Verabreichung großer Getreidemengen
sollte dabei vermieden werden, um den angespannten Sauerstoffbedarf der
Fische nicht zu forcieren und Zehrungsprozesse durch Futterreste zu
vermeiden. Keinesfalls sollten eiweißreiche Trockenmischfuttermittel
(Pellets) mit Fettgehalten < 10 % verabreicht werden, weil dann die
Ammoniak-Ausscheidung noch verschärft wird. Dagegen beugt eine
angemessene Fütterung mit eiweiß- und energiereichen Pellets (>15 %
Fett) den Gefahren überhöhter NH3- und HNO2-Konzentrationen
vor, weil die Ammoniak-Ausscheidung wesentlich geringer ist. Zudem
sichert die vollwertige Ernährung die Konditionierung der Karpfen vor
der Überwinterung. Die Fütterung sollte nur dann völlig abgesetzt
werden, wenn die Karpfen kein Futter mehr aufnehmen.

Der
Anreicherung von gefährlichen Stickstoffverbindungen wird durch die
Trockenlegung der Karpfenteiche wirksam vorgebeugt, weil dabei die
N-Verbindungen im Boden rasch oxidiert und mineralisiert werden.

Tabelle 1         Zulässige Ammonium (NH4)- und Nitrit (NO2)-Konzentrationen (mg/l) im Wasser unter Berücksichtigung der Sicherheitsgrenzwerte von Ammoniak (NH3) und salpetriger Säure (HNO2) für Karpfen bei verschiedenen Wassertemperaturen und pH-Werten

Anmerkung
der Redaktion, wir legen zwar einen Koiteich im Winter nicht trocken,
dennoch können wir durch eine gute Teichhygiene ähnliches erreichen,
indem nämlich die Abbauprodukte aus dem Wasser entfernt werden.

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Während
der Vegetationsperiode bis Mitte August werden die
Stickstoffverbindungen i.d.R. von den Algen und Wasserpflanzen in den
Karpfenteichen als Nährstoffe genutzt, so dass sich nur selten hohe
Konzentrationen anreichern. Im
August und September sterben meist sporadisch erhebliche Mengen an
Phyto- und Zooplankton wieder ab. Durch die Zersetzung der feinen
pflanzlichen und tierischen Organismen können im Wasser und am
Teichboden kurzfristig größere Mengen von Stickstoffverbindungen
auftreten, die dann nicht mehr durch Pflanzenwachstum verbraucht werden
und die Karpfen schädigen. In solchen Zeiten kann häufig kurzfristig
ein Anstieg gefährlicher Stickstoffverbindungen im Teich festgestellt
werden. Aus dem hohen Eiweißanteil der abgestorbenen Organismen
entstehen beim mikrobiellen Abbau durch die Ammonifikation,
Nitrifikation und Denitrifikation verschiedene N-Verbindungen von recht
unterschiedlicher Bedeutung für die Fische.

Die zunächst entstehenden Amide bzw. Amine (NH2),
die kurzzeitig im Wasser auftreten, sind in ihrer Bedeutung für Fische
noch nicht ausreichend abgeklärt. In Versuchen führten erst hohe
Konzentrationen, wie sie in Teichen kaum auftreten, zu Schädigungen.
Beim weiteren Abbau wird Ammonium (NH4) gebildet, das für
Fische zwar ungefährlich ist, aber stets in einem temperatur- und
pH-abhängigen Gleichgewicht mit dem hochgiftigem Ammoniak (NH3) vorliegt. Während der NH3-Anteil bei niedrigen pH-Werten unbedeutend bleibt, entstehen bei steigenden pH-Werten schnell gefährliche NH3-Konzentrationen für Karpfen. Bei ausreichendem Sauerstoffangebot im Teich wird das Ammonium rasch zu Nitrit (NO2)
oxidiert, was für die Karpfen kaum gefährlich ist, aber stets in einem
temperatur- und pH-abhängigen Gleichgewicht zur giftigen salpetrigen
Säure (HNO2) vorliegt. Umgekehrt zum Ammoniak steigt der gefährliche HNO2-Anteil
bei sinkenden Temperaturen und pH-Werten an und kann vor allem in
sauren Teichen bei pH-Werten < 6,5 die Karpfen schädigen. Unter
Verbrauch von Sauerstoff wird das Nitrit weiter zu Nitrat (NO3)
oxidiert, das von Karpfen im Gegensatz zu anderen Fischarten recht gut
vertragen wird. In der sauerstoffarmen, bodennahen Teichzone nutzen
Bakterien den Nitrat-Sauerstoff und denitrifizieren das NO3 zum molekularen Stickstoff (N2)
der aus dem Teich in die Atmosphäre entweicht. Von den verschiedenen
Stickstoffverbindungen, die beim Eiweißabbau in den Karpfenteichen
entstehen, gehen vom Ammoniak (NH3) und der salpetrigen Säure (HNO2) die Hauptgefahren für die Karpfen in den Teichen aus (Abb. 1).

2. Einfluss von Ammoniak

Ammoniak (NH3)
verhält sich im Wasser wie ein gelöstes Gas. Aufgrund seiner
außerordentlich hohen Löslichkeit und des guten Durchdringungsvermögens
kann Ammoniak über die Kiemen in den Fischorganismus eindringen. Da
diese Stickstoffverbindung von den Karpfen auch als
Stoffwechselendprodukt über die Kiemen ausgeschieden werden muss,
blockieren erhöhte NH3-Gehalte im Wasser die normalen Ausscheidungsvorgänge. Bei ansteigenden NH3- Gehalten im Wasser steigt die NH3/NH4+-Konzentration
im Blut der Fische an. Das führt zur Erhöhung des Sauerstoffbedarfes,
der Herzfrequenz und des Blutdruckes, zur Störung des
Energiestoffwechsels, zu Schädigung des Blutes und der Kiemen bei den
Karpfen. Da die Giftigkeit des Ammoniaks durch verschiedene Einflüsse
erheblich verstärkt oder vermindert wird, werden recht unterschiedliche
Grenzwerte angegeben. Während z. B. energetisch ausreichend ernährte
Fische auch höhere NH3-Konzentrationen schadlos vertragen,
tritt bei Energiemangel sowie bei der Einwirkung anderer Belastungen
eine erhöhte Anfälligkeit auf. Unter Berücksichtigung der höchsten
Empfindlichkeiten werden Sicherheitsgrenzwerte von 0,02 mg NH3/l für Karpfen empfohlen, die auch bei Dauereinwirkung Schädigungen ausschließen.

3. Einfluss von salpetriger Säure

Salpetrige Säure (HNO2)
gelangt über die Kiemen in das Blut der Fische, wenn der pH-Wert des
Wassers niedriger als der des Blutes ist. Salpetrige Säure verursacht
im Organismus der Karpfen eine Methämoglobinämie, die den
Sauerstofftran>sport im
Blut beeinträchtigt. Normalerweise liegen im Blut von Karpfen etwa 5 %
des Gesamthämoglobins als Methämoglobin vor. Bei erhöhten HNO2-Konzentrationen
steigt der Anteil an und die Sauerstoffversorgung der Fische wird
gestört. Dabei kommt es zu Schädigungen der Leberzellen, zur
Verringerung der Energiereserven sowie zur Erhöhung des
Milchsäuregehaltes. Schwere Vergiftungen äußern sich in
Blutzellschädigungen sowie Schwellungen und Violett- bzw.
Braunfärbungen der Kiemen. Ebenso wie beim Ammoniak wird die Giftigkeit
von HNO2 erheblich von anderen Faktoren beeinflusst. So sind
Karpfen bei hohen Temperaturen und geringen Sauerstoffgehalten
wesentlich empfindlicher gegenüber HNO2 als bei niedrigen
Temperaturen und hohen Sauerstoffgehalten. Außerdem nimmt die
Giftigkeit dieser N-Verbindung bei Belastungen der Fische zu. Dagegen
hemmen erhöhte Chloridkonzentrationen im Wasser die Giftwirkung von HNO2 weitgehend. Unter Berücksichtigung der höchsten Empfindlichkeiten werden Sicherheitsgrenzwerte von 0,0004 mg HNO2/l für Karpfen empfohlen, die auch bei Dauereinwirkung Schädigungen ausschließen.

4. Vorbeugung von Schädigungen durch Stickstoffverbindungen

Den
Schädigungen der Karpfen durch überhöhte Konzentrationen an Ammoniak
oder salpetriger Säure kann in den Karpfenteichen am sichersten durch
stabile pH-Werte im Bereich von 7,0 bis 7,8 und ausreichende
Sauerstoffgehalte vorgebeugt werden. Unter diesen Voraussetzungen
bleibt der Anteil der giftigen N-Verbindungen (NH3, HNO2)
selbst beim Anstieg der Ammonium- und Nitritgehalte im Wasser gering,
und es wird ein zügiger Abbau der gefährlichen Stickstoffverbindungen
erreicht. Dazu sind alle Maßnahmen zur Förderung der
Sauerstoffverhältnisse geeignet. Werden Massentwicklungen von Phyto-
und Zooplankton, deren kleine Arten i. d. R. Ende August ohnehin nicht
mehr für die Karpfen greifbar sind, rechtzeitig durch Portionskalkungen
mit 100 bis 300 kg/ha kohlensaurem
Kalk vom Boot aus niedergeschlagen, kann dem plötzlichen Massensterben
großer Phyto- und Zooplanktonmengen vorgebeugt und die Entwicklung
junger Algenpopulationen angeregt werden. Die Anwesenheit von Kalk
verbessert zugleich die Mineralisation der organischen Stoffe und die
Bindung von überschüssigem Kohlendioxid.

Durch
regelmäßige Kontrollen der Wasserparameter gem. Tabelle 1 können
Überschreitungen der Sicherheitsgrenzwerte erkannt und vorbeugende
Entlastungsfütterungen durchgeführt werden. Bei Überschreitungen sind
die Sicherung der Sauerstoffversorgung und die Entlastung des
Eiweißstoffwechsels der Karpfen von besonderer Bedeutung. Da die
Karpfen bei Getreidezufütterung verhältnismäßig wenig Eiweiß erhalten,
ist auch ihre Ammoniak-Ausscheidung und die Gefahr von
Ammoniakvergiftungen gering. Die Verabreichung großer Getreidemengen
sollte dabei vermieden werden, um den angespannten Sauerstoffbedarf der
Fische nicht zu forcieren und Zehrungsprozesse durch Futterreste zu
vermeiden. Keinesfalls sollten eiweißreiche Trockenmischfuttermittel
(Pellets) mit Fettgehalten < 10 % verabreicht werden, weil dann die
Ammoniak-Ausscheidung noch verschärft wird. Dagegen beugt eine
angemessene Fütterung mit eiweiß- und energiereichen Pellets (>15 %
Fett) den Gefahren überhöhter NH3- und HNO2-Konzentrationen
vor, weil die Ammoniak-Ausscheidung wesentlich geringer ist. Zudem
sichert die vollwertige Ernährung die Konditionierung der Karpfen vor
der Überwinterung. Die Fütterung sollte nur dann völlig abgesetzt
werden, wenn die Karpfen kein Futter mehr aufnehmen.

Der
Anreicherung von gefährlichen Stickstoffverbindungen wird durch die
Trockenlegung der Karpfenteiche wirksam vorgebeugt, weil dabei die
N-Verbindungen im Boden rasch oxidiert und mineralisiert werden.

Tabelle 1         Zulässige Ammonium (NH4)- und Nitrit (NO2)-Konzentrationen (mg/l) im Wasser unter Berücksichtigung der Sicherheitsgrenzwerte von Ammoniak (NH3) und salpetriger Säure (HNO2) für Karpfen bei verschiedenen Wassertemperaturen und pH-Werten

Anmerkung
der Redaktion, wir legen zwar einen Koiteich im Winter nicht trocken,
dennoch können wir durch eine gute Teichhygiene ähnliches erreichen,
indem nämlich die Abbauprodukte aus dem Wasser entfernt werden.

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1.         Einleitung

Nachdem die Aufzucht von Satzkarpfen in Teichen meist bis Ende Juli problemlos abläuft, die Fische kaum erkranken und ein starkes Wachstum aufweisen, kommt es im August insbesondere bei K0-1 aber auch bei K1-2 häufig zu Wachstumsdepressionen und Erkrankungen mit Kiemen- und Schwimmblasenschäden. Nach vorliegenden Erfahrungen und Untersuchungen ist das auf verschiedene Einflüsse zurückzuführen. Die Bestandsmasse der Karpfen ist gewachsen und hat zunehmenden Sauerstoffbedarf. Die Naturnahrung ist weitgehend aufgebraucht und muss durch eine hohe Zufütterung ausgeglichen werden. Es herrschen i. d. R. hohe Wassertemperaturen vor, die den Nahrungs- und Sauerstoffbedarf der Fische sowie alle Vorgänge im Teich beschleunigen. Durch absterbende Wasserorganismen, Futterreste und Kot wird Sauerstoff verbraucht und verstärkt Kohlendioxid gebildet. Abnehmende Tageslängen verringern die lichtabhängige Sauerstoffbildung durch Algen und verlängern die Zehrungsvorgänge in den Nachtstunden. Zudem schränken hohe Temperaturen die Löslichkeit des Sauerstoffs im Wasser und den Eintrag aus der Luft ein. In den frühen Morgenstunden lassen sich im August meist niedrige Sauerstoff- und hohe Kohlendioxidgehalte nachweisen. Am Tage steigen der Sauerstoffgehalt und pH-Wert an. Die Tag/Nacht-Wechsel von Sauerstoff, Kohlendioxid und pH-Wert erfordern enorme Anpassungsleistungen der Fische.

Durch den Abbau organischer Stoffe reichern sich auch Stickstoffverbindungen im Wasser an, von denen insbesondere die pH-abhängigen Verbindungen Ammonium/Ammoniak und Nitrit/salpetrige Säure die Karpfen belasten oder schädigen können. Die wechselnden und zeitweise eingeschränkten Umwelt- und Ernährungsbedingungen sowie die verstärkte Wühltätigkeit der Karpfen bei der Suche nach kaum noch vorhandenen Bodennahrung begünstigen Infektionen mit Bakterien und Fischparasiten, insbesondere auch Sporen der Schwimmblasenentzündung. Das Ausmaß der genannten Einflüsse hängt maßgeblich von der Teichbeschaffenheit und der Besatzdichte ab. Eine normale Teichbewirtschaftung mit Zielerträgen > 1000 kg/ha wird i. d. R. durch die o. g. Probleme im August begrenzt. Einige Auswirkungen des Sauerstoffmangels sowie die begrenzten Möglichkeiten der Vorbeugung werden nachfolgend aufgezeigt.

2.         Auswirkungen von Sauerstoffmangel 

Obwohl Karpfen erst bei Sauerstoffgehalten < 2 mg/l deutliche Anzeichen von Sauerstoffmangel zeigen (Unruhe, Nahrungsverweigerung) und erst < 1 mg/l zur Notatmung an die Wasseroberfläche übergehen, wird ihre Sauerstoffaufnahme bereits < 4 mg/l eingeschränkt. Wie Untersuchungen zeigen, können nüchterne Karpfen bei 20° C ihren Sauerstoffbedarf von 90 mg/kg•Stunde bei Sauerstoffspannungen > 80 mm Hg (> 4 mg/l) im Wasser ausreichend decken. Höhere Sauerstoffdrücke haben keinen höheren O2-Verbrauch zur Folge. Bei Sauerstoffdrücken < 80 mm Hg (< 4 mg/l) sinkt dagegen der O2-Verbrauch, weil der Sauerstoff im Wasser nicht mehr ausreicht, um in die Kiemen zu dringen (Abb. 1). Es kommt zur Sauerstoffunterversorgung. Haben die Fische nach der Nahrungsaufnahme einen höheren Sauerstoffbedarf, der bei K1 im Aktivitätsstoffwechsel auf 500 mg/kg•Stunde ansteigen kann, entstehen Sauerstoffdefizite. Die Karpfen versuchen diese Situation durch eine beschleunigte Atmung (Atemfrequenz, Atemvolumen) auszugleichen, wodurch sehr viel Energie verbraucht wird. Da junge Karpfen bereits im Ruhestoffwechsel ca. 50 % ihrer Energie für die Atmung benötigen, sind Sauerstoffunterversorgungen in Teichen häufige Ursachen für schlechtes Wachstum, Schädigungen und eine erhöhte Anfälligkeit gegenüber Belastungen und Krankheitserregern. Derartige Sauerstoffdefizite bleiben häufig verborgen und werden erst bei der Abfischung deutlich. Die Satzkarpfen verfügen über eine schlechte Kondition und erleiden während und nach der Überwinterung hohe Verluste.

Die Atmung der Karpfen wird auch durch den pH- Wert und CO2-Gehalt des Wassers beeinflusst. Eine beschleunigte Atmung bei niedrigen Sauerstoffgehalten führt bei hohen pH-Werten und niedrigen CO2-Gehalten im Wasser zur verstärkten Abatmung von Kohlendioxid und zum pH-Anstieg des Blutes (respiratorische Alkalose). Umgekehrt haben hohe Sauerstoff- und CO2-Gehalte eine Anreicherung von Kohlendioxid und einen Abfall des pH-Wertes im Blut (respiratorischen Azidose) zur Folge. In beiden Fällen wird die Sauerstoffaufnahme an den Kiemen und die Sauerstoffnutzung im Organismus beeinträchtigt. Die komplizierten Zusammenhänge zwischen Wasserqualität und Atmung sind in der Abbildung 2 vereinfacht dargestellt.

Abb. 2        Schematische Darstellung eines Schnittes durch den Kopf- und Kiembereich eines Karpfens mit dem Weg des Atemwassers sowie dem Einfluss von Sauerstoff, Kohlendioxid und pH-Wert im Wasser auf den Atmungsvorgang sowie die Entstehung der respiratorischen Alkalose und Azidose

Der im August auftretende Sauerstoffmangel im Wechsel mit Alkalosen und Azidosen begünstigt die kombinierte Schadwirkung von Ammoniak (NH3) bei hohen pH-Werten und von salpetriger Säure (HNO2) bei niedrigen pH-Werten, wodurch die Kiemen geschädigt und die Sauerstoffaufnahme zusätzlich beeinträchtigt werden. Unter solchen Voraussetzungen sind die heranwachsenden K1 nicht in der Lage das angebotene Futter zu verwerten. Selbst hochwertige Trockenmischfuttermittel bleiben dann ungenutzt und belasten das Sauerstoffregime der Teiche zusätzlich. Wachstumsstagnationen und Konditionsmängel sind die Folgen. Dem komplexen Geschehen kann nur durch ausreichende Sauerstoffverhältnisse vorgebeugt werden.

3.         Vorbeugung von Sauerstoffmangel in Teichen

Bei ausreichenden Sauerstoffverhältnissen treten die dargestellten Einflüsse bei den Karpfen nicht auf. Einem bestehenden Sauerstoffmangel kann in normal bewirtschafteten Teichen nur schwer begegnet werden. Vorbeugend trägt eine gute Teichvorbereitung im Frühjahr zur Wasserkonditionierung bei. Eine Grundkalkung mit 1.000 bis 3.000 kg/ha kohlensaurem Kalk (CaCO3) verbessert im Sommer die Mineralisation der organischen Substanzen sowie die CO2-Bindung und –Freisetzung im Teich. Auch 14tägige Portionskalkungen von 100 bis 300 kg/ha kohlensaurem Kalk vom Boot aus unterstützen diese Effekte und wirken durch Wassertrübung und mechanische Niederschlagung den Algenentwicklungen und pH-Erhöhungen etwas entgegen. Angemessene Besatzdichten mit Zielerträgen < 800 kg/ha sowie eine kontrollierte Zufütterung, bei der die vollständige Aufnahme der hohen Futtermenge im August (ca. 50 % der Gesamtfuttermenge) gesichert ist, sind Voraussetzungen zur Vermeidung von Sauerstoffdefiziten. Kontrollen des Sauerstoffgehaltes in den Morgenstunden und regelmäßige Probewägungen der Fische liefern Rückschlüsse über die Bedingungen im Teich und die gezielte Fütterung. Wie Beobachtungen zeigen, tritt in stark windexponierten Teichen seltener Sauerstoffmangel auf, da auch Luftsauerstoff über die Wasseroberfläche eingetragen wird. Das Anlegen von Windschneisen in der Ufervegetation verdient deshalb Beachtung. Nur in wenigen Fällen kann ein Sauerstoffmangel durch verstärkten Wasserzufluss ausgeglichen werden, da die Vorfluter im Sommer selten hohe Sauerstoffgehalte aufweisen und das Wasserrecht solche Maßnahmen verbietet. Da bei Sauerstoffmangel sowie eingeschränkten CO2-Gehalten, pH-Werten, NH3- und HNO2-Konzentrationen häufig nicht das gesamte Teichvolumen betroffen ist, weichen die Karpfen auch in Bereiche mit angemessenen Umweltbedingungen aus. Derartige Rückzugsorte können durch partielle Belüftung geschaffen werden. Um dem Sauerstoffmangel und seinen Folgen in Karpfenteichen wirksam vorzubeugen, sind intensive Bewirtschaftungsverfahren zur K1-Aufzucht mit vollwertigen Futtermitteln, technischer Belüftung und hohen Erträgen (PIW-B) geeignet.

Autor: Prof. Dr. Schreckenbach, Institut für Binnenfischerei Potsdam Sacrow

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Extrem
hohe pH-Werte während der Vegetationsperiode führen in einer Vielzahl
von Karpfentei­chen zu einer Schädigung der Fische und zu
entsprechenden wirtschaftlichen Verlusten. Derartige pH-Werte treten
auf, obwohl in den Teichen ein Säurebindungsvermögen (SBV) gemessen
wird, das nach der klassischen Lehre der Karpfenteichwirtschaft den
pH-Wert auf wesentlich niedrigere Werte begrenzen müsste. Die
einschlägige Literatur stellt die chemischen und biologischen
Zusam­menhänge im Karpfenteich, insbesondere die Rolle der Kohlensäure,
in der Regel missverständlich, z. T. sogar unrichtig dar. Außerdem
erzwingen neue wissenschaftliche Erkenntnisse über die Nutz­barkeit der
verschiedenen Kohlensäureformen sowie über den Vorgang der »biogenen
Entkal­kung« ein Umdenken in einigen Kapiteln der Limnologie von
Karpfenteichen. Diese Zusammen­hänge sollen im Folgenden dargestellt
werden. Insbesondere soll die zentrale Rolle der Kohlen­säure und ihrer
Verfügbarkeit im Teich aufgezeigt werden.

Mangelnde Verfügbarkeit an freier Kohlensäure für die Photosynthese führt zur Fehlentwicklung im Teich.

Die
unmittelbare Ursache der eingangs genannten hohen pH-Werte ist die
Photosynthese von Schwebalgen und Wasserpflanzen. Photosynthese ist als
Grundlage der Produktion erwünscht und wird durch »Düngung« gefördert.
Gerät hierbei jedoch die Nährstoff-Versorgung aus der Balance, so dass
Kohlenstoff im Vergleich zu den Phosphor- und Stickstoff-Vorräten zum
Mangel­faktor wird, dann wird das Wasser durch Kohlensäuremangel
basisch. Kohlenstoff als Mangelfaktor bedeutet dabei nicht unbedingt,
dass das Wachstum der Algen durch den Kohlensäuremangel mengenmäßig
besonders eingeschränkt wäre. Vielmehr wachsen u. U. unter dem Einfluss
über­schüssigen Phosphors jene Algenarten in einer konkurrenzlosen
Massenentwicklung, die auf eine Nutzung des schwerer verwertbaren
Hydrogencarbonates spezialisiert sind und die eine besonders
dramatische Steigerung des pH-Wertes herbeiführen. Maßnahmen, welche
eine solche Fehlent­wicklung des Teiches verhindern oder bekämpfen
sollen, zielen darauf ab, neben der Vermeidung von
Phosphor-Überschüssen vor allem die Verfügbarkeit ausreichender Mengen
an freier Kohlen­säure zur Zeit des Bedarfes sicherzustellen.

Phosphor verursacht einen mehr als hundertfachen Bedarf an Kohlenstoff.

Ein
»Kohlensäure-Mangel« ist im Zusammenhang mit den anderen Düngestoffen
zu sehen. Aus anorganischen Düngesalzen soll in einem klassischen
Karpfenteich Fischmasse erzeugt werden. Dies wird vermittelt durch die
pflanzliche Urproduktion an Biomasse, welche über die Nahrungs­kette
schließlich zu Fischmasse umgewandelt wird.

Eine
chemische Analyse der Lebewesen eines Teiches ergibt folgende
durchschnittliche Zusam­mensetzung aus den wichtigsten chemischen
Elementen (Uhlmann 1988):

C106H180O45N16P1 = BIOMASSE

Das
bedeutet, dass neben den Bestandteilen des Wassers, also Wasserstoff
und Sauerstoff, die sog. Nährstoff-Elemente in einem chemischen
Mengenverhältnis

Phosphor (P) : Stickstoff (N) : Kohlenstoff (C) = l : 16 : 106

verfügbar sein müssen, wenn nicht einer davon zum begrenzenden Faktor der Produktion werden

soll.

Um die chemischen Mengenverhältnisse der Nährstoff-Elemente zu veranschaulichen, sind in der

Abbildung
l die Aufwandmengen der Düngesubstanzen, des Wassers und der
Kohlensäure zusammengestellt, die für eine Hektarproduktion von 500 kg
Fisch nötig sind.

Dabei
sind nur diejenigen Mengen berücksichtigt, die im Fisch selbst
verbleiben. Verluste als Schlamm oder über den Abfluss verursachen
einen höheren Aufwand. Man vergleiche dennoch den Bedarf an Phosphat in
Form von 26 kg Superphosphat mit den in der AID-Broschüre Nr. 359
empfohlenen Menge von 300 kg Superphosphat (Jahn, v. Lukowicz, Wurzel,
1979).

Die
harmloseste Folge eines Ungleichgewichtes der Nährstoffe wäre eine
begrenzte Produktion mit ungenutzten Überresten der anderen Nährstoffe.
Dies ist jedoch nur bei Phosphor-Begrenzung so. Bei
Stickstoff-Begrenzung treten dagegen Blaualgen in größerer Menge auf,
welche den gasförmi­gen Stickstoff nutzen können. Sie sind jedoch in
der Fischproduktion vor allem deshalb proble­matisch, weil eine Reihe
von Blaualgen-Arten zu geschmacklichen Beeinträchtigungen der Fische
führen. Eine begrenzte Verfügbarkeit an Kohlenstoff schließlich führt
immer zu hohen pH-Werten.

In
natürlichen Gewässern ist Phosphor aufgrund seiner chemischen
Eigenschaften fast immer der Mangelfaktor. Seine Verfügbarkeit
begrenzt, trotz seines geringen Bedarfsanteils, die Produktion.
Karpfenteiche sind dagegen durch absichtliche Düngung oder durch
hochbelastete Wasserversor­gung häufig in der Situation eines
Phosphor-Überschusses, so dass in der Regel Kohlensäure zum
Mangelfaktor wird. Dieses Problem ist in der teichwirtschaftlichen
Literatur im Prinzip erkannt. Verschiedenartige Darlegungen über Kalk
und SBV zielen auf die Lösung dieses Problems ab. Sie sind jedoch
leider meist fehlerhaft.

Algen
und Pflanzen können nur freie Kohlensäure und Hydrogencarbonat als
Kohlenstoff-Quel­len nutzen. Aber besonders die Verwertung von
Hydrogencarbonat führt zu extremen pH-Werten im Wasser.

Kohlensäure
liegt im -Wasser prinzipiell in vier verschiedenen Formen vor, deren
Beziehung in Abbildung 2 dargestellt ist. Es sind dies:

1. gelöstes Kohlendioxid-Gas (CO2),

2. Kohlensäure im engeren Sinn (H2CO3), nach Verbindung des CO2 mit Wasser,

3. das Hydrogencarbonat-Ion (HCO3-, auch Bicarbonat oder halbgebundene Kohlensäure genannt), nach Abspaltung eines Wasserstoff-Ions (H+) vom Kohlensäure-Molekül, und schließlich

4. das Carbonat-Ion (CO3–,
auch Monocarbonat oder doppelt gebundene Kohlensäure genannt), nach
Abspaltung eines weiteren Wasserstoff-Ions aus dem Hydrogencarbonat-Ion.

Abbildung
2 zeigt, in welchem naturgesetzlichen Zusammenhang der pH-Wert des
Wassers und die relativen Konzentrationsanteile der gelösten Kohlensäure-Formen zueinander stehen. Dabei wer­den meist CO2 und H2CO3
wegen ihres nahezu gleich bleibenden Verhältnisses (ca. 650: l) als
»freie Kohlensäure« zusammengefasst. Diese Abbildung sagt nichts über
die absoluten Mengen gelöster Kohlensäure aus, weil sich diese durch
Atmung und Photosynthese sowie durch Fällung oder Auf­lösung von Kalk
oder Dolomit verändern können.

Für
alle Schwebalgen und Wasserpflanzen ist freie Kohlensäure ohne
besonderen Aufwand ver­wertbar. Ihre elektrisch nicht geladenen
Teilchen können frei durch die Zellwand diffundieren. Nur ein
spezialisierter Teil der Algen und Pflanzen besitzt dagegen einen
Mechanismus, um auch Hydrogencarbonat-Ionen aufnehmen zu können. Der
Aufwand besteht darin, die elektrisch nega­tiv geladenen und deshalb
nicht frei diffundierenden Hydrogencarbonat-Ionen gezielt aufzuneh­men,
und zwar im Austausch gegen ein anderes negativ geladenes Ion, nämlich
das Hydroxyl-Ion (OH-) (Kohl, Nicklisch, 1988). Dieser
Austausch ist notwendig, um das elektrische Ladungsgleich­gewicht zu
erhalten, um also zu verhindern, dass sich die Algen elektrisch negativ
aufladen.

Wird
freie Kohlensäure durch Photosynthese verbraucht, verringert sich ihr
verhältnismäßiger Anteil im Vergleich zum Hydrogencarbonat. Wie aus
Abbildung 2 zu erkennen ist, führt dies zu einem höheren pH-Wert. Wird
dagegen Hydrogencarbonat genutzt, so wird, wie gezeigt, von den Algen
oder Pflanzen im Austausch gegen eine bestimmte Menge
Hydrogencarbonat-Ionen eine entsprechende Menge Hydroxyl-Ionen
freigesetzt. Diese entziehen wiederum einer weiteren ent­sprechenden
Menge von Hydrogencarbonat-Ionen je ein Wasserstoff-Ion, so dass daraus
die ent­sprechende Menge an Carbonat-Ionen entsteht. Damit steht nun
der doppelt verminderten Menge an gelösten Hydrogencarbonat-Ionen eine
einfach erhöhte Menge an Carbonat-Ionen gegenüber. Wie Abbildung 2
zeigt, ist eine deutliche pH-Steigerung die bekannte und in der Praxis
immer wie­der gemessene Folge. (Auf eine Fällung der Carbonat-Ionen und
Calcium-lonen als ungelöstes Calciumcarbonat, die daraufhin langsam in
Gang kommt, muss später eingegangen werden.)

Nach
dem Stand der botanischen Wissenschaft ist eine Nutzung von Carbonat
durch pflanzliche Wasserorganismen nicht möglich. Schäperclaus (1961)
schloss auf eine derartige Nutzung aus den starken pH-Erhöhungen bei
der Photosynthese von Elodea. Da er die Kohlensäure-Formen als
molekulare Calciumverbindungen (»verschiedene Kalkarten«) schrieb,
erlag er dem Irrtum, die basische Reaktion des Wassers müsse auf die
Bildung von Calciumhydroxid aus der letzten nicht basischen Kalkart,
dem Calciumcarbonat, zurückgehen. Diese trügerische Denkweise in einer
ver­meintlichen Abfolge von Kalkarten führt in der Literatur sogar
dazu, dass manche Autoren im Teich durch pflanzliche Tätigkeit
Branntkalk entstehen lassen (Klee 1985, Reichle 1989, Klee 1990). Wie
schon Pia (1933) unter Bezugnahme auf Schäperclaus eindringlich mahnt,
sollte man es des­halb prinzipiell vermeiden, gelösten kohlensauren
Kalk als CaCO3 zu schreiben. Diese Schreib­weise steht immer
für eine ungelöste und deshalb nicht in die Ionen aufgespaltene
Verbindung (Kalkstein, Kesselstein, Seekreide, Marmor etc.) Geht
kohlensauerer Kalk in Lösung, bilden sich elektrisch positiv geladene
Teilchen des Calciums, also Ca++ -Ionen, und elektrisch negativ geladene Carbonat-Ionen, C3–.
Unabhängig von den Calcium-Ionen verhalten sich die Carbo­nat-Ionen als
freie Teilnehmer am Gleichgewichtssystem der Kohlensäure-Formen.
Darüber hin­aus existiert, eine Substanz »Calciumhydrogencarbonat« mit
der Formel »Ca (HCO3)2« überhaupt nicht, weder gelöst noch als Feststoff. Das Hydrogencarbonat liegt immer in Form von Hydrogen­carbonat-Ionen HCO3-
frei im Wasser vor, unabhängig davon, ob eine entsprechende
(»äquiva­lente«) Menge Calcium-lonen, Magnesium-Ionen oder andere
elektrisch positive Ionen im Wasser vorhanden sind und als elektrischer
Ladungsausgleich dienen.

Die
nutzbaren Anteile der gelösten Kohlensäure im Wasser stammen aus der
Atmung von Organis­men, jedoch nicht aus der Luft und nicht aus den
Carbonaten des Bodens.

Die Quelle all dieser biologischen Substanz ist letztlich die Photosynthese der Landpflanzen. Diese können auf l m2 Standfläche mit ca. 10-15 m2
Laubfläche den geringen Kohlensäure-Gehalt aus der sich stetig
erneuernden Luft einfangen. Für das Teichwasser stellt dagegen die
geringe Was­seroberfläche einen Engpass zum Luftraum dar, durch den der
Kohlensäurebedarf der Unterwas­serpflanzen und Algen nicht entfernt
gedeckt werden könnte. Den Landpflanzen muss man des­halb nur Phosphor
und Stickstoff als Dünger bieten. Die Pflanzen unter Wasser sind
dagegen auch auf eine Versorgung mit Kohlensäure angewiesen. Über die
biologischen Nahrungsketten gelangt ein großer Teil der von den
Landpflanzen gebilde­ten Biomasse als abbaufähiges Material auf den
Boden und wird dort von den Mikroorganismen mineralisiert, also u. a.
zu Kohlensäure veratmet. Regenwasser nimmt erst dort nennenswerte
Koh­lensäure-Mengen auf. Zugleich wird organisches Material in die
Gewässer geschwemmt und setzt dort ebenfalls durch Veratmung seinen
Kohlensäure-Gehalt frei. Der Hydrogencarbonat-Gehalt des Wassers
entsteht, wenn kohlensaurer Kalk oder Dolomit, je nach dem geologischen
Untergrund, aus dem Boden gelöst werden, und zwar unter Einwirkung von
Wasser, in welchem eine hinreichende Menge Kohlensäure gelöst ist. Die Erläuterung: »Kalk-Gleichgewicht«
enthält eine Beschreibung der Lösung von Kalk in kohlensaurem Wasser.
Eine Kalkauflösung in größerem Umfang ist nur möglich, wenn eine Säure,
in der Regel die freie Kohlensäure aus der Atmung, die benötigten
Wasserstoff-Ionen liefert. Hierdurch können die (zunächst nur in
verschwindenden Mengen) gelösten Carbonat-Ionen zu
Hydrogencarbonat-Ionen umgewandelt werden. Nur dann können weitere
Carbonat-Ionen aus dem kalk- oder dolo­mithaltigen Boden in Lösung
gehen. Die freie Kohlensäure selbst wandelt sich durch diese
Abspal­tung von Wasserstoff-Ionen in Hydrogencarbonat-Ionen um, und
zwar in gleicher Menge, wie Hydrogencarbonat-Ionen aus den
Carbonat-Ionen des gelösten Bodengesteins gebildet wurden. Im Wasser
als »Säurebindungsvermögen« (SBV) gemessenes Hydrogencarbonat stammt
also je zur Hälfte aus Atmungskohlensäure und aus dem Carbonat-Gehalt
des Bodens. Bei der Photo­synthese ist ebenfalls nur die Hälfte des
Hydrogencarbonates nutzbar, die andere Hälfte wird dabei zu Carbonat
umgewandelt und fällt letztlich als kohlensaurer Kalk wieder aus.

Das SBV ist kein Maß für den Kalkgehalt des Wassers.

Die Erläuterung: »Was ist das SBV?«
stellt dar, wie das SBV gemessen wird und was es bedeutet. Es gehört zu
den am meisten missverstandenen Größen in der Teichwirtschaftslehre.

 

In
selteneren Fällen kommt es vor, dass neben dem System der
Kohlensäure-Formen andere Puffer­systeme z. B. der Phosphorsäure oder
der Kieselsäure sowie Huminsäuren und andere, z. B. von absterbenden
Organismen freigesetzte, organische Substanzen sowie Ammoniak und Amine
einen Teil des SBV-Meßwertes erzeugen.

Das SBV liefert bei Photosynthese keine freie Kohlensäure nach.

Häufig
wird die Meinung vertreten, das »SBV« liefere freie Kohlensäure direkt
nach, wenn infolge Photosynthese freie Kohlensäure aus dem
Gleichgewicht entzogen wird. Wie aus Abbildung 2 erkennbar, müsste aber
je ein Hydrogencarbonat-Ion mit einem Wasserstoff-Ion reagieren, um ein 

 
Molekül
der freien Kohlensäure zu bilden. Die Konzentration an
Hydrogencarbonat-Ionen ent­spricht weitgehend dem SBV und liegt in der
Größenordnung von »l mval/1«, das entspricht 10-3Mol/l. Um hieraus freie Kohlensäure zu gewinnen, sind eben so viele Wasserstoff-Ionen not­wendig, also ca. 10-3Mol/l. Wir wissen aber, dass z. B. bei pH 7 nur 10-7Mol/l Wasserstoff-Ionen vorhanden sind (siehe Erläuterung: »Was ist der pH-Wert«), also nur etwa der lOOOOste Teil von 10-3Mol/l.
Ohne eine zusätzliche Quelle von Wasserstoff-Ionen bleiben also die
Mengen an freier Kohlensäure und Hydrogencarbonat beinahe unverändert.
Sie bleiben so, wie die biologischen Prozesse, bei denen freie
Kohlensäure erzeugt oder verbraucht wird, sie einstellen.

Die
Ausfällung von kohlensaurem Kalk, die sog. »biogene Entkalkung«, könnte
freie Kohlensäure liefern. Diese Reaktion ist jedoch langsam und wird
durch das organische Material im Teichwasser zusätzlich stark behindert.

Schäperclaus (1961) schreibt, »dass das Kohlensäurereservoir umso größer ist, je größer die vor­handenen Mengen an Ca (HCO3)2 und je größer das SBV ist. Die Kohlensäure kann also – entgegen früheren Anschauungen – nie ins Minimum geraten solange ein hinreichendes SBV Salzsäurebindungsvermögen), beruhend auf Ca (HCO3)2 und gelöstem CaCO3 und gekennzeichnet durch nicht zu hohe pH-Werte, vorhanden ist.« Er nimmt damit Bezug

1. auf die Nutzbarkeit von Bicarbonat und, wie er irrtümlich annimmt, von Carbonat für die Pflanzen und Algen sowie

2. sehr wahrscheinlich – seine Herleitung ist nicht klar – auf den Mechanismus der »biogenen

Entkalkung«, den er hinsichtlich seiner Kohlensäure liefernden Wirkung jedoch nicht näher

beschreibt. 

Schäperclaus
(1961) macht die Nutzbarkeit des Kohlensäure-Vorrates eindeutig von der
gleichzeiti­gen Anwesenheit gelösten Calciums abhängig. Tatsächlich
können Calcium- und Magnesium­ionen durch die Ausfällung
schwerlöslicher Carbonate in die Freisetzung von freier Kohlensäure
eingreifen, wie dies den Natrium-Ionen in einem Soda-Gewässer nicht
möglich ist.

Die Ausfällung von kohlensaurem Kalk, also die so genannte biogene Entkalkung, ist im Prinzip die Umkehrung der in der Erläuterung: »Kalk-Gleichgewicht«
formulierten Auflösung des koh­lensauren Kalkes. Wenn in einem
Calcium-haltigen Wasser durch Photosynthese der pH-Wert steigt, so wird
hierbei in einem nach Abbildung 2 erkennbaren Maß der Anteil der
Carbonat-Ionen erhöht durch Umwandlung von Hydrogencarbonat-Ionen.
Dabei kann die Konzentration der Car­bonat-Ionen höher werden, als bei
der vorhandenen Konzentration an Calcium-Ionen auf Dauer in Lösung
bleiben kann. Es entsteht eine sog. übersättigte Lösung, aus der
allmählich Calcium-Carbonat auszufallen beginnt.

Die
Konzentration der Carbonat-Ionen nimmt durch die Ausfällung ständig ab,
so dass Hydrogen­carbonat-Ionen nachdissoziieren. Sie spalten dabei
Wasserstoff-Ionen ab, welche zum größten Teil mit weiteren
Hydrogencarbonat-Ionen zu freier Kohlensäure reagieren. Der Vorrat an
Hydrogen­carbonat-Ionen wird also zu einer Hälfte in freie Kohlensäure
und zur anderen Hälfte in Carbonat umgewandelt und das Carbonat fällt
ständig mit Calcium zusammen als kohlensaurer Kalk aus. Dieser Vorgang
endet, wenn der um äquivalente Teile verminderte Calcium- und
Hydrogencarbonat-Vorrat, die gebildete freie Kohlensäure und der
hierbei wieder gesenkte pH-Wert einem neuen Zustand von
»Kalk-Gleichgewicht« entsprechen.

Würde
dieser Vorgang mit der gleichen Geschwindigkeit ablaufen, die wir von
den Gleichgewichts-Reaktionen zwischen den Formen der Kohlensäure
gewöhnt sind, dann könnte man nach dem SBV eines reinen Kalkgewässers
(d. h. in welchem nur Calcium-Ionen entsprechend den
Hydrogencar­bonat-Ionen, jedoch keine Magnesium- etc. Ionen enthalten
sind) dessen höchstmöglichen pH-Wert aus den bekannten
Gleichgewichts-Tabellen und -Grafiken ablesen. Immer, wenn durch
Photosynthese freie Kohlensäure aus dem Gleichgewicht entzogen würde,
käme es sofort zu einer Entkalkung. Sie würde zwar das SBV entsprechend
senken, der pH-Wert könnte jedoch nur lang­sam steigen und es würde
dabei ständig Kohlensäure freigesetzt.

Wie
die Praxis zeigt, werden jedoch die Grenzen des Kalk-Gleichgewichtes an
Sonnentagen fast immer überschritten. In nährstoffreichen
Karpfenteichen werden fast regelmäßig hohe pH-Werte gemessen, die bei
dem jeweils gemessenen SBV nicht auftreten dürften. Hierfür sind zwei
Gründe verantwortlich:

Der
erste Grund liegt in einer Unzulänglichkeit der Messung. Wir messen als
SBV gegebenenfalls auch Calciumcarbonat, das bereits aus der Lösung
auskristallisiert ist, jedoch noch feinst verteilt im Wasser schwebt.
Bei der SBV-Messung löst es sich unter dem Einfluss der Salzsäure
hinreichend rasch und umso besser wieder auf, je kleiner seine
Kristalle noch sind. Gelegentlich bemerkt man bei der SBV-Messung eine
etwas »zähe« Reaktion des pH-Wertes während der Zugabe der Salz­säure.
Dann kann man mit Sicherheit davon ausgehen, dass mikrokristalliner
Kalk mitgemessen wird, der gelöste Formen der Kohlensäure vortäuscht
(Roßknecht 1976, 1977, 1980).

Der
entscheidende Grund für die regelmäßig über das theoretische
Gleichgewichts-Niveau steigen­den pH-Werte ist jedoch, dass die
Reaktion der Kalkfällung sehr langsam abläuft. In einem »sau­beren«
Wasser dauert es annähernd einen Tag, bis sich nach der Entstehung
einer Kalk-Übersätti­gung das neue Gleichgewicht einstellt. Darüber
hinaus konnte aber am Bodensee gezeigt werden, dass organisches
Material die Einstellung des neuen Kalkgleichgewichtes auf bis zu zwei
Wochen verlangsamen kann (Kleiner 1989). In Karpfenteichen ist aufgrund
des hohen Gehaltes an organi­schem Material mit einer noch wesentlich
stärkeren Verzögerung der biogenen Entkalkung zu rechnen.

Die
Ursache der Verzögerungen bei der Ausfällung von Kalk konnte im
Raster-Elektronenmikros­kop gezeigt werden. Die Oberflächen feinster
Kalkkristalle, die als Ansatzpunkte für den Fortgang der Kalkfällung
wirken sollten, belegen sich mit organischen Partikeln. Daneben spielen
auch gelöste organische Moleküle eine Rolle, die als sog. Chelatbildner
das Calcium zum Teil »maskie­ren« und so von der Kalkfällung
ausschließen können.

Das SBV puffert nicht die durch Verbrauch und Erzeugung von Kohlensäure verursachten Schwankungen des pH-Wertes.

Es
trifft nicht zu, dass die pH-Steigerungen, die durch den
photosynthetischen Verbrauch an freier Kohlensäure verursacht werden,
um so geringer sind, je größer das als SBV gemessene »Pufferver­mögen«
ist. Atmung und Photosynthese verändern lediglich das Verhältnis der
beiden »Puffer­komponenten«, also der Konzentrationen von
Hydrogencarbonat-Ionen und freier Kohlensäure. Damit wird der pH-Wert
»eingestellt«. Die Photosynthese kann dieses Puffersystem jedoch nicht
in seiner Eigenschaft nutzen, pH-Bewegungen zu dämpfen. Diese
Eigenschaft zeigen Puffer nur gegenüber der Zufuhr von
Wasserstoff-Ionen bzw. Hydroxyl-Ionen durch andere als die am
Puffersystem beteiligten Säuren bzw. Laugen.

Abbildung
3 zeigt für verschiedene Werte des SBV den Zusammenhang zwischen
pH-Wert und Gehalt an freier Kohlensäure. Die untereinander
deckungsgleichen Kurvenzüge sind rein aus dem Gleichgewicht der
Kohlensäure-Formen errechnet, ohne Berücksichtigung der Kalkfällung. Es
ist zu erkennen, dass die gleiche Veränderung des Gehaltes an freier
Kohlensäure auch immer eine gleich große Änderung des pH-Wertes
verursacht. Keineswegs sind also diese pH-Änderungen bei höherem SBV
geringer. Sie bewegen sich lediglich in einem höheren (!) pH-Bereich.
Im sehr wei­chen Wasser der Mittelgebirge ist der pH-Wert selbst bei
geringen Gehalten an freier Kohlensäure für die Fische zu niedrig. Der
Aufbau eines SBV von wenigstens ca. l mval/1 positioniert die
pH-Bewegungen in einen günstigen Bereich.

Bei
allen Maßnahmen gegen zu hohe pH-Werte im Teich geht es darum, den
Kohlensäurebedarf und die verfügbare Menge an freier Kohlensäure
aufeinander abzustimmen.

Wir
haben gezeigt, dass es in Karpfenteichen, besonders unter dem Einfluss
gesteigerter Phosphor­gehalte, leicht zu einem Mangel an freier
Kohlensäure kommen kann und dass gefährlich erhöhte pH-Werte die Folge
sind. Wir haben ferner gezeigt, dass der Kohlensäure-Eintrag aus der
Luft keine Rolle spielt und dass das SBV die rettende Rolle aus
mehreren Gründen nicht spielen kann, die ihm in der derzeit geltenden
Lehrmeinung zugesprochen wird. Wir haben schließlich gezeigt, dass alle
im Teich verwertbare Kohlensäure über die Veratmung von organischem
Material in das Wasser gelangen musste.

Alle
Maßnahmen gegen hohe pH-Werte in Karpfenteichen haben deshalb etwas
damit zu tun, den aktuellen Bedarf an freier Kohlensäure entweder zu
beschränken oder ihn zu befriedigen. Der Bedarf an freier Kohlensäure
und die verfügbare Menge müssen also aufeinander abgestimmt wer­den.
Herrschen bereits hohe pH-Werte im Teich, so wird man rasch für eine
ausreichende Menge an Kohlensäure sorgen müssen, welche imstande ist,
den pH-Wert wieder in einen günstigen Bereich abzusenken. Man wird aber
gleichzeitig dafür sorgen müssen, dass diese Kohlensäure nicht sofort
wieder aufgebraucht wird. Besser ist es freilich, den Teich von Anfang
an nicht in den Zustand geraten zu lassen, in dem sich ein Überschuss
des Kohlensäure-Bedarfes über den verfüg­baren Kohlensäure-Vorrat
ergibt. Deshalb sollen im Folgenden zuerst die Sofort-Maßnahmen gegen
entgleiste pH-Verhältnisse besprochen werden. Abschließend wollen wir
dann auf die Methoden der Bewirtschaftung eingehen, die von Anfang an
ein Gleichgewicht der Nährstoffe erzeugen.

Branntkalk
wirkt rasch und zuverlässig, engt aber bei wiederholter Anwendung den
Vorrat an ver­fügbarer Kohlensäure immer mehr ein!

Das
Ausbringen von gemahlenem Branntkalk ist eine meist erfolgreich geübte
Methode, um hohe pH-Werte in Karpfenteichen wieder zu senken. Beim
Ausbringen wird der Branntkalk im Wasser sofort zu gelöschtem Kalk.
Hydratkalk ist ein anderer Name für gelöschten Kalk. Löst er sich im
Wasser, so entsteht Kalklauge, also eine Lösung von entsprechenden
Mengen Calcium- und Hydroxyl-Ionen.

Es
bedarf der Erklärung, wie es möglich ist, einen zu hohen pH-Wert durch
das Ausbringen einer Substanz zu senken, die selbst hohe pH-Werte
erzeugt. Die Wirkung des Branntkalks beginnt damit, dass die
ausgebrachten Kalkpartikel in ihrer unmittelbaren Umgebung durch die
extrem basische Wirkung Schwebalgen abtöten und damit den Bestand
derjenigen Organismen dezimie­ren, die den übermäßigen
Kohlensäure-Bedarf verursachen. Die somit abgetötete Biomasse wird
rasch von Mikroorganismen mineralisiert und setzt dabei ihren
Kohlenstoff-Gehalt als Kohlen­säure frei. Zugleich beginnt der
Branntkalk auf rein physikalisch-chemischem Weg zu wirken. Wiederum in
direkter Umgebung der Branntkalk-Partikel bildet sich eine stark
erhöhte Konzentration an Calcium-Ionen. Die freigesetzten
Hydroxyl-Ionen wandeln ferner Hydrogencarbonat-Ionen in Carbonat-Ionen
um, so dass auch deren Konzentration örtlich stark zunimmt. Es entsteht
also kleinsträumig eine erhebliche Übersättigung mit kohlensaurem Kalk,
so dass sich rasch in großer Menge Kristallisationskeime bilden, welche
die verzögerte biogene Entkalkung katalytisch beschleunigen. Hierbei
wird, wie besprochen, Kohlensäure freigesetzt.

Ein
dritter Effekt besteht darin, dass bei der Kalkfällung auch Schwebalgen
ausflocken und zu Boden gezogen werden. Auch sie sterben letztlich ab
und setzen Kohlensäure frei. Darüber hinaus bedeutet die entstandene
Wassertrübung eine Abschattung der noch aktiven Algen, die somit
weniger Kohlensäure verbrauchen.

Trotz
alledem ist Branntkalk ein problematisches Mittel zur Freisetzung von
Kohlensäure! Er bin­det einen Teil der freigesetzten Kohlensäure,
entsprechend seiner Menge. Je nach den momentanen Umständen werden
daraus gefälltes Carbonat und Hydrogencarbonat-Ionen zu
unterschiedlichen Anteilen. Wir haben bereits gezeigt, dass die im
festen Calciumcarbonat gebundene Kohlensäure biologisch nie mehr
verwertbar ist. Entsprechend gilt, dass von den aus freier Kohlensäure
neu gebildeten Hydrogencarbonat-Ionen auch nur eine Hälfte nutzbar ist.
Die andere Hälfte wird dabei, wie gezeigt, ebenfalls zu Carbonat.

In
einem Karpfenteich von l m Tiefe bedeutet dies, dass eine ausgebrachte
Menge von 50-100 kg Branntkalk je Hektar den Gegenwert von 0,18-0,36
mval/1 SBV an Kohlensäure unwiederbringlich aus dem Verkehr zieht!
Darüber darf ein eventuell momentan erhöhtes SBV nicht hinwegtäuschen.
Man kann sich ausrechnen, welche Einengung des Vorrates an Kohlensäure
sich ergibt, wenn Branntkalk regelmäßig in der irrigen Absicht einer
»Teichpflege« ausgebracht wird. Aufgrund dieser Zusammenhänge ist es
auch sehr problematisch, mit Branntkalk ein SBV auf­bauen zu wollen.
Schäperclaus (1961) hält es deshalb für wichtig, darauf hinzuweisen, »wie
rein praktisch durch Zufuhr von Kalk und zersetzlicher organischer
Substanz der Kalk- und Kohlen­säurevorrat, der für die CO2 Assimilation
eine so große Rolle spielt, in der Teichwirtschaft vergrö­ßert werden
kann.« Erst die organische Substanz liefert also die nötige
Kohlensäure, aber die Hälfte davon wird auch in diesem Fall nie mehr
nutzbar sein! Es versteht sich fast selbst, dass sich das Ausbringen
von Branntkalk dort katastrophal auswirkt, wo Kohlensäure weder in Form
von Biomasse noch als Hydrogencarbonat in Verbindung mit einer
Übersättigung von Calciumcarbonat in ausreichenden Mengen vorhanden
ist, um die Kalklauge zu neutralisieren.

Chlorkalk
dezimiert Algen und senkt den pH-Wert, ohne Kohlensäure zu binden. Er
bildet jedoch gefährliche Rückstände an Chlorkohlenwasserstoffen.

Wegen
der Nachteile des Branntkalkes erschien lange Zeit Chlorkalk als das
Mittel der Wahl. Auch Natron-Chlorbleichlauge wurde zum gleichen Zweck
verwendet. Diese Hypochlorite des Calciums bzw. des Natriums wirken
durch eine Abspaltung von Chlor oxidierend und giftig auf Algen, so
dass sie deren Bestand dezimieren und dadurch den Kohlensäure-Bedarf
senken. Beim Abbau der abgetöteten Algenmasse wird Kohlensäure frei und
senkt den pH-Wert. Wegen der geringen Aufwandmengen von 10-15 kg
Chlorkalk je Hektar Teichfläche wird kein nennenswerter Teil der
freigesetzten Kohlensäure gebunden.

Die
Wirkung des Chlorkalkes ist geringer als die des Branntkalkes, da keine
nennenswerte Auslö­sung der biogenen Entkalkung und keine starke
Trübung des Wassers entsteht. Darüber hinaus ist die Wirksamkeit umso
schwächer oder die Aufwandmenge umso größer, je dichter die Algen
wachsen, auf die sich das Chlor verteilen muss. Und die Wirkung ist
umso schwächer, je höher der pH-Wert ist. Denn Hypochlorite entstehen
durch die Bindung von Chlor in Laugen bei hohem pH-Wert und sie geben
das Chlor bei niedrigen pH-Werten wieder frei. Dies steht der Absicht
bei einer teichwirtschaftlichen Verwendung entgegen, hohe pH-Werte zu
bekämpfen.

Neuerdings
ist man darauf aufmerksam geworden, dass Substanzen, welche Chlor
abspalten, mit organischem Material zusammen eine besonders gefährliche
Kombination darstellen. Sie bilden in durchaus bedeutenden Mengen
Chloroform und andere chlorierte Kohlenwasserstoffe, die als sog.
»AOX«-Stoffe zusammengefasst werden (Absorbierbare Organische
Halogenverbindungen). Der ganze Umfang einer Bildung von Rückständen
dieser Schadstoffe im Teich und in den Fischen ist noch nicht
untersucht, jedoch sind vorübergehend bereits 145 µg/l
Chloroform im Teichwasser nach einer Chlorkalk-Behandlung gemessen
worden (Graf, Bohl, 1990). Rückstandsunter­suchungen an Fischen aus
einem mit Chlor belasteten Fluss legen den Schluss nahe, dass vor allem
von den schwereren Komponenten der AOX-Stoffklasse, z. B. von
Trichlorethen und Tetrachlorethen, höhere Konzentrationen in den
Fischen gespeichert werden. Aufgrund dieser Problematik wird seitens
der Wasserwirtschaft-Verwaltung neuerdings Chlor als besonders
wassergefährdender Stoff klassifiziert. Im eigenen Interesse wird sich
die Fischerei des­halb von diesem Mittel trennen, sobald derzeit
laufende Untersuchungen über ungefährliche Ersatzstoffe, vornehmlich
Peroxide, abgeschlossen sind.

Kohlensaurer Kalk trübt das Teichwasser, regt die biogene Entkalkung an und verbraucht keine Kohlensäure.

Der
kohlensaure Kalk ist als fein gemahlener Jura oder Kreide auf dem
Markt. Nur in der fein gemahlenen Form entfaltet er eine spürbare
Wirkung gegen hohe pH-Werte. Chemisch bleibt die­ser Kalk zunächst
unbeteiligt. Er trübt das Wasser und beschattet dadurch die Algen. Ihre
Photosynthese wird eingeschränkt, die Atmung und somit die Freisetzung
von Kohlensäure überwiegt. Zu lange abgeschattete Algen sterben ab und
werden u. a. zu Kohlensäure mineralisiert.

Der
fein gemahlene kohlensaure Kalk kann eine große Oberfläche an
Kristallisationskeimen zur Verfügung stellen, um die biogene Entkalkung
zu katalysieren. Damit kann der kohlensaure Kalk, ähnlich dem
Branntkalk, ziemlich rasch zur Freisetzung größerer Mengen freier
Kohlensäure aus dem Vorrat des Hydrogencarbonates beitragen.

Da
es sich hierbei immer um Kohlensäure-Mengen handelt, die frei werden,
wenn sich das Kalk-Gleichgewicht von einer Übersättigung her einstellt,
kann diese Kohlensäure niemals den kohlen­sauren Kalk auflösen. Er wird
also in der Regel langsam zu Boden sinken und den Schlamm auf­stocken.
Erst die dort oft vermehrt auftretende Atmungs-Kohlensäure kann einen
Teil des kohlen­sauren Kalkes lösen. In diesem Fall stellt der Kalk die
ungenutzte, die Atmungs-Kohlensäure dagegen die nutzbare Hälfte des neu
gebildeten Hydrogencarbonates.

In
Gebieten mit sehr weichem Wasser liegen die pH-Werte selbst bei
geringem Gehalt an freier Kohlensäure sehr niedrig. Ein aus dem
Hydrogencarbonat mobilisierbarer Vorrat an Kohlensäure existiert hier
ebenfalls nicht. In diesen Fällen ist kohlensaurer Kalk das Mittel der
Wahl. Er kann mit der freien Kohlensäure dieses Wassers ein SBV
aufbauen. Diese Kohlensäure bleibt weiterhin biologisch nutzbar.
Zugleich besteht nicht die Gefahr wie bei Branntkalk, durch eine
Überdosie­rung den pH-Wert auf Dauer in die Höhe zu treiben.

Eine
ähnliche Wirkung wie der kohlensaure Kalk hat die Wassertrübung, die
beim Aufwirbeln des Bodenschlammes entsteht, sei es durch eine unter
Wasser gezogene Egge, sei es durch gut »arbei­tende« Karpfen. Ein
zusätzlicher Vorteil entsteht hierbei, dass nämlich organisches
Material, das sich im Bodenschlamm abgesetzt hatte, wieder im
sauerstoffreichen Wasser suspendiert wird und ebenfalls zu Kohlensäure
veratmet werden kann.

Mit organischem Material kann ein akuter Kohlenstoffmangel ausgeglichen werden.

Die
Anwendung verschiedener Kalkarten und die Eintrübung des Wassers sind
Methoden, mit denen der im Teich vorhandene Kohlenstoff teilweise
wieder in eine verfügbare Form gebracht wer­den kann. Gibt es jedoch
keine Biomasse an Schwebalgen zum Abtöten und keine Übersättigung an
Calcium und Carbonat, deren Ausfällung ausgelöst oder beschleunigt
werden könnte, dann versagen diese Methoden. In diesen Fällen kann
Kohlensäure nur aus organischem Material ver­fügbar gemacht werden, das
den Kohlensäure-Bestand des Teiches komplettiert. Am günstigsten sind
Heu, Stroh oder strohhaltiger Stallmist. Der Phosphor- und
Stickstoffgehalt sollte dabei möglichst niedrig sein.

Gründüngung
versorgt den Teich mit den Nährstoffen im richtigen Verhältnis und
beugt der Fehl­entwicklung w hohen pH-Werten im Teich vor.

Wie
eingangs dargelegt, ist eine Versorgung des Teiches mit Kohlensäure
unerlässlich. Mineraldün­ger können diese Versorgung nicht
gewährleisten, weil sie keinen Kohlenstoff enthalten. Ein altbe­währtes
Mittel in der Karpfenteichwirtschaft ist hier die Gründüngung. In
Teichen, welche im Winter trockengelegt werden können, wird
raschwüchsiges Wintergetreide angesät, z. B. Hafer oder Gerste. In
Himmelsteichen, die nicht trockengelegt werden können, ist diese
Methode leider nicht anwendbar. Hier muss das organische Material in
Form von Heu, Stroh oder Mist einge­bracht werden.

Bei
der Gründüngung entnehmen die Pflanzen Kohlensäure aus der Luft und
nutzen mit ihren Wurzeln die Phosphor- und Stickstoff-Vorräte des
Teichbodens. Die von ihnen aufgebaute Bio­masse entspricht in ihrer
Zusammensetzung weitgehend dem eingangs genannten Bedarfsverhältnis der
Nährstoffe, mit einem gewissen Kohlenstoff-Überhang sogar. Wenn diese
Pflanzen nach dem Bespannen des Teiches absterben und mineralisiert
werden, ist der Teich mit Nährstoffen aus­gewogen versorgt.

Zusammenfassung:

Extrem
hohe pH-Werte, die auf einen relativen Mangel an Kohlensäure
zurückzuführen sind, sind zu einem vorrangigen Problem in vielen
Karpfenteichen geworden. Hohe Phosphorbelastungen, oft schon im Zulauf,
führen lOOfach verstärkt zu einem erhöhten Bedarf an Kohlenstoff. Er
wird von Wasserpflanzen und Algen durch Nutzung von Kohlendioxid
gedeckt. Spezialisierte Wasser­pflanzen und Algen können auch
Hydrogencarbonat-Ionen im Austausch gegen Hydroxyl-Ionen nutzen. Dabei
steigen die pH-Werte bis 10 und höher. Die nutzbaren Anteile der im
Wasser gelösten Kohlensäure-Formen stammen aus der Atmung von
Organismen, nicht aus der Luft (zu geringe Diffusion). In der Bilanz
ist auch der aus den Carbonaten des Bodens entstandene Teil des
Hydrogencarbonats nicht biologisch nutzbar. Die Rolle des Gehaltes an
Hydrogencarbonat, der durch das Säurebindungsvermögen (SBV) gemessen
wird, muss revidiert werden. Weder besteht die behauptete Pufferwirkung
gegenüber den biogenen pH-Veränderungen, noch kann Hydrogen­carbonat
unmittelbar Kohlensäure freisetzen (mangels Wasserstoff-Ionen). Nur
über eine Ausfäl­lung von Calciumcarbonat (»biogene Entkalkung«) kann
Kohlensäure freigesetzt und der pH-Wert gesenkt werden. Diese Reaktion
ist, besonders unter dem Einfluss organischen Materials im Wasser,
wesentlich langsamer als der photosynthetische Kohlensäure-Verbrauch im
Teich. Die Fäl­lungsreaktion kann sowohl durch die Anwendung von
kohlensaurem Kalk als auch von Brannt­kalk beschleunigt werden, wobei
Branntkalk jedoch den Vorrat an nutzbarer Kohlensäure im Teich
verringert. Auf organische Düngung, besonders auf »Gründüngung«, wird
hingewiesen. Diese stellt dem Teich, im Gegensatz zu Mineraldüngern,
auch den benötigten Kohlenstoff als Düngeele­ment zur Verfügung.

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